A pesquisa \u00e9 fruto de uma colabora\u00e7\u00e3o de longa data entre o professor Fabiano Bernardi e seus orientandos Alisson Thill e L\u00edvia P. Matte, primeira autora do artigo e hoje p\u00f3s-doutoranda no Lawrence Berkeley National Laboratory, nos Estados Unidos. \u201cEsse trabalho \u00e9 especial porque culmina anos de parceria. Come\u00e7amos com a inicia\u00e7\u00e3o cient\u00edfica, seguimos pelo mestrado, doutorado e agora pelo p\u00f3s-doc. \u00c9 muito gratificante ver um resultado t\u00e3o s\u00f3lido emergindo dessa trajet\u00f3ria conjunta\u201d, conta Bernardi.<\/p>\n\n\n\n O hidrog\u00eanio \u00e9 o elemento mais leve e abundante do universo. Pode ser obtido a partir de fontes renov\u00e1veis, e seu uso em c\u00e9lulas a combust\u00edvel gera apenas \u00e1gua como subproduto, ao contr\u00e1rio da queima de gasolina ou diesel, que libera grandes quantidades de di\u00f3xido de carbono. Al\u00e9m disso, sua densidade gravim\u00e9trica (rela\u00e7\u00e3o entre energia e massa armazenada) \u00e9 cerca de tr\u00eas vezes maior que a da gasolina, o que o torna uma op\u00e7\u00e3o atraente para o setor de transportes.<\/p>\n\n\n\n \u201cCada grama de hidrog\u00eanio armazena tr\u00eas vezes mais energia que a gasolina\u201d, explica Bernardi. \u201cMas como \u00e9 um g\u00e1s, ele ocupa muito volume e tem densidade volum\u00e9trica baixa. Para uso em ve\u00edculos leves, isso se torna um problema. J\u00e1 o hidrog\u00eanio l\u00edquido requer temperaturas criog\u00eanicas, que encarecem e dificultam a opera\u00e7\u00e3o. Por isso, o armazenamento em materiais s\u00f3lidos, como nanopart\u00edculas, \u00e9 uma alternativa interessante.\u201d<\/p>\n\n\n\n Na adsor\u00e7\u00e3o, o hidrog\u00eanio se fixa na superf\u00edcie do material, como uma pel\u00edcula aderindo a uma esponja. J\u00e1 na absor\u00e7\u00e3o, ele penetra no interior da estrutura, formando liga\u00e7\u00f5es mais profundas. Segundo a pesquisadora L\u00edvia Matte, \u201cnesta pesquisa, o hidrog\u00eanio \u00e9 absorvido pelos \u00e1tomos de pal\u00e1dio no centro das nanopart\u00edculas\u201d. \u201cIsso \u00e9 crucial para que ele permane\u00e7a retido em temperatura ambiente e s\u00f3 seja liberado quando necess\u00e1rio\u201d, explica Livia.<\/p>\n\n\n\n Esse ponto \u00e9 essencial: \u201co Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) define que os sistemas de armazenamento de hidrog\u00eanio devem operar entre \u201340\u202f\u00b0C e +60\u202f\u00b0C para serem economicamente vi\u00e1veis\u201d, explica Bernardi. \u201cEstudos como o nosso, que funcionam em temperatura ambiente, s\u00e3o fundamentais para atender a essa exig\u00eancia.\u201d<\/p>\n\n\n\n Para alcan\u00e7ar o resultado obtido pelos cientistas brasileiros, foram usadas nanopart\u00edculas, que formavam uma estrutura de \u201cn\u00facleo-casca\u201d: um centro rico em pal\u00e1dio envolto por uma camada de \u00f3xido de n\u00edquel. A ideia surgiu de pesquisas anteriores feitas no doutorado de Alisson Thill, em que o NiO j\u00e1 mostrava potencial para reduzir a temperatura necess\u00e1ria \u00e0 libera\u00e7\u00e3o do hidrog\u00eanio. \u201cA gente pensou: e se combinarmos o pal\u00e1dio, que armazena bem, com o \u00f3xido de n\u00edquel, que facilita a libera\u00e7\u00e3o? A ideia era criar uma sinergia entre os dois\u201d, diz Thill.<\/p>\n\n\n\n Essa combina\u00e7\u00e3o resultou em uma descoberta inesperada. O n\u00facleo de pal\u00e1dio se fragmenta em pequenas bolsas internas, chamadas de nanopockets, durante o contato com o hidrog\u00eanio. Isso aumenta a \u00e1rea dispon\u00edvel para armazenamento. \u201cO truque \u00e9 que o NiO for\u00e7a o n\u00facleo \u00fanico de pal\u00e1dio a se dividir em v\u00e1rios bols\u00f5es. Assim, a interface pal\u00e1dio-n\u00edquel se multiplica, e mais hidrog\u00eanio pode ser absorvido\u201d, explica Bernardi.<\/p>\n\n\n\n E o mais interessante: n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio usar grandes quantidades de pal\u00e1dio. \u201cCom apenas 25% de pal\u00e1dio nas nanopart\u00edculas, conseguimos desempenho compar\u00e1vel ao do pal\u00e1dio puro\u201d, destaca o professor. \u201cIsso barateia muito o processo, j\u00e1 que o Pd \u00e9 um metal caro.\u201d<\/p>\n\n\n\n Outra vantagem do armazenamento s\u00f3lido \u00e9 a seguran\u00e7a. Thill lembra que um cilindro tradicional de hidrog\u00eanio, com cerca de 50 litros sob alta press\u00e3o, armazena apenas 700 gramas do g\u00e1s. \u201c\u00c9 muito pouco, considerando o tamanho e o risco. Nosso material \u00e9 um p\u00f3 s\u00f3lido que tem uma perspectiva promissora de armazenar mais hidrog\u00eanio por massa, com menor risco em caso de acidente, pois o g\u00e1s n\u00e3o est\u00e1 comprimido, mas absorvido no material.\u201d<\/p>\n\n\n\n Segundo ele, \u201cesse estudo apresenta uma forma in\u00e9dita de melhorar o armazenamento de hidrog\u00eanio\u201d. \u201c\u00c9 um passo importante rumo \u00e0 meta do DOE, que busca alternativas competitivas aos cilindros de alta press\u00e3o\u201d, afirma.<\/p>\n\n\n\n Para acompanhar as transforma\u00e7\u00f5es das nanopart\u00edculas, a equipe usou t\u00e9cnicas avan\u00e7adas de raios X e microscopia eletr\u00f4nica. A espectroscopia de absor\u00e7\u00e3o de raios X in situ (XAS) permitiu observar mudan\u00e7as at\u00f4micas durante a absor\u00e7\u00e3o do hidrog\u00eanio. J\u00e1 a espectroscopia de fotoel\u00e9trons excitados por raios x em press\u00e3o ambiente (AP-XPS) mostrou altera\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas na superf\u00edcie. T\u00e9cnicas como espalhamento de raios x com incid\u00eancia em \u00e2ngulo rasante em press\u00e3o ambiente (AP-GIXS) e espectroscopia de perda de energia de el\u00e9trons (EELS) revelaram mudan\u00e7as estruturais e morfol\u00f3gicas detalhadas.<\/p>\n\n\n\n \u201cEssas ferramentas mostraram que conseguimos interromper o processo de fragmenta\u00e7\u00e3o do pal\u00e1dio no momento certo, criando os bols\u00f5es e otimizando o armazenamento\u201d, explica Bernardi. \u201cPode ser que estejamos diante do in\u00edcio de um processo de migra\u00e7\u00e3o at\u00f4mica do pal\u00e1dio para a superf\u00edcie, mas isso ainda precisa ser mais investigado.\u201d<\/p>\n\n\n\n Embora ainda seja um passo dentro de um percurso mais longo, o trabalho da equipe da UFRGS contribui para o avan\u00e7o no uso do hidrog\u00eanio como vetor de energia. A combina\u00e7\u00e3o entre pal\u00e1dio e \u00f3xido de n\u00edquel, aliada a t\u00e9cnicas de caracteriza\u00e7\u00e3o em tempo real, abre caminho para novos materiais mais baratos e eficazes.<\/p>\n\n\n\n Aos poucos, compreender como o hidrog\u00eanio se comporta dentro de estruturas em escala nanom\u00e9trica pode ajudar a superar um dos maiores gargalos da transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica: o armazenamento. Mais do que um avan\u00e7o pontual, o estudo indica que solu\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas vi\u00e1veis podem surgir quando conhecimento acumulado, paci\u00eancia e colabora\u00e7\u00e3o cient\u00edfica se encontram. Nesse cen\u00e1rio em constante transforma\u00e7\u00e3o, entender o que acontece dentro de uma \u00fanica nanopart\u00edcula talvez seja mesmo parte essencial para reconfigurar o futuro da energia.<\/p>\n\n\n\n Assista \u00e0 entrevista com os pesquisadores<\/strong><\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-content\/uploads\/2025\/07\/Professor-Fabiano-Bernardi-small.jpg\")
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Adsor\u00e7\u00e3o ou absor\u00e7\u00e3o?<\/h2>\n\n\n\n
N\u00facleo de pal\u00e1dio, casca de n\u00edquel<\/h2>\n\n\n\n
T\u00e9cnicas e descobertas<\/h2>\n\n\n\n