Uma equipe das universidades de Birmingham e Loughborough, no Reino Unido, desenvolveu distribuidores de fluxo ultrafinos em titânio que superam metas europeias previstas para 2030 e podem reduzir significativamente o peso de pilhas de combustível a hidrogênio usadas na aviação.
O que foi feito
Usando modelagem de dinâmica de fluidos computacional, os pesquisadores projetaram arquiteturas porosas otimizadas para melhorar a distribuição de reagentes, a remoção de água e a condução elétrica. Três métodos de fabricação foram testados:
- fusão a laser em leito de pó (LPBF) para criar redes tridimensionais de titânio;
- uso de espuma de níquel revestida com grafeno, como referência;
- microusinagem a laser em folhas de titânio de 200 µm de espessura, processo que gerou micropilares de 150 µm de altura.
Resultados principais
A variante microusinada apresentou o melhor desempenho:
- densidade de potência de pico de 1,62 W/cm²;
- densidade de potência volumétrica projetada acima de 10 kW/L;
- densidade gravimétrica estimada em cerca de 9 kW/kg.
Esses valores ultrapassam os objetivos definidos pela União Europeia para o fim da década e superam sistemas comerciais atuais, como o utilizado no automóvel Toyota Mirai.
Por que importa
Nas pilhas de combustível, as placas bipolares representam cerca de 80 % da massa e 60 % do volume do conjunto. Ao substituir canais serpentina convencionais por estruturas porosas de titânio com espaçamento não uniforme, o estudo mostrou:
- aumento de 40 % na densidade de corrente média;
- uniformidade de distribuição de oxigênio de até 95 %;
- redução de áreas “mortas” que limitam o desempenho.
Detalhes técnicos
Pilares de 250 µm geraram o melhor equilíbrio entre transporte de gás e drenagem de água. Variações menores (50 µm) acumularam líquido, enquanto pilares maiores (1 000 µm) prejudicaram o fluxo. A profundidade de penetração dos pilares de até 80 µm na camada de difusão de gás encurtou o caminho dos reagentes e elevou a velocidade do fluxo, favorecendo a evaporação da água.
Imagem: Nanowerk https
Testes de durabilidade em estruturas reticuladas impressas em 3D mostraram perda de apenas 6 % na potência máxima após 900 ciclos acelerados.
Próximos passos
Os autores planejam validar o conceito em pilhas multicélulas e investigar opções de produção em escala, como sistemas a laser multifeixe ou processos contínuos em rolo, além de avaliar materiais mais econômicos, como alumínio e aço inoxidável.
A pesquisa foi publicada na revista Advanced Energy Materials em 1º de fevereiro de 2026.
Com informações de Nanowerk
