A busca pelo hidrogênio verde, essencial para uma transição energética limpa, acaba de dar um passo à frente graças a um avanço científico significativo. Uma equipe europeia, liderada pelo Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO) de Barcelona, desenvolveu um novo catalisador para a eletrólise da água, abrindo caminho para uma produção industrial de hidrogênio sem a necessidade de materiais raros e caros como o irídio.
O hidrogênio é um vetor energético promissor para descarbonizar nossa sociedade. Ao contrário dos combustíveis fósseis, seu uso como combustível não gera dióxido de carbono. No entanto, a maioria do hidrogênio produzido atualmente provém de um processo que gera emissões significativas de CO2. Para obter hidrogênio verde, são necessárias alternativas mais sustentáveis.
A eletrólise da água é um método potencial para produzir hidrogênio verde utilizando energias renováveis. Este processo depende de catalisadores no ânodo e no cátodo para acelerar a decomposição da água em hidrogênio e oxigênio. Entre as tecnologias de eletrólise, a membrana trocadora de prótons (PEM) é particularmente promissora devido à sua alta eficiência energética e altos índices de produção.
Tradicionalmente, a eletrólise da água, especialmente a tecnologia PEM, requer catalisadores à base de elementos raros como platina e irídio. Esses materiais, embora eficazes, apresentam problemas de custo e disponibilidade, especialmente o irídio, um dos elementos mais raros na Terra. Encontrar alternativas para esses materiais é, portanto, um desafio importante.
A equipe do ICFO enfrentou esse desafio desenvolvendo um novo catalisador à base de cobalto, um metal abundante e econômico. Sua abordagem inovadora baseia-se no uso das propriedades da água para estabilizar o catalisador. Ao integrar água e fragmentos de água na estrutura do catalisador, eles conseguiram melhorar sua estabilidade em ambientes ácidos, típicos dos eletrólisadores PEM.
Este avanço foi possível graças a um processo chamado delaminação. Tratando um óxido de cobalto-tungstênio com soluções aquosas básicas, os pesquisadores conseguiram substituir os óxidos de tungstênio por moléculas de água e grupos hidroxila. Este novo material demonstrou um desempenho notável em termos de estabilidade e atividade sob condições industriais de alta densidade de corrente.
Os resultados desta pesquisa foram publicados na
Science, destacando uma colaboração entre o ICFO e várias instituições renomadas, incluindo o Instituto de Pesquisa Química da Catalunha (ICIQ), o Instituto Catalão de Nanociências e Nanotecnologias (ICN2), o Centro Nacional de Pesquisa Científica (CNRS), Diamond Light Source e o Instituto de Materiais Avançados (INAM).
Dr. Lu Xia, coautor principal do estudo, destaca a importância desta descoberta: "Alcançamos uma densidade de corrente de 1 A/cm², um marco significativo, com mais de 600 horas de estabilidade nessa densidade. Este é um avanço importante para os catalisadores sem irídio."
Embora essa descoberta represente um passo importante rumo à industrialização da produção de hidrogênio verde, desafios permanecem, incluindo a durabilidade do catalisador e a otimização dos materiais. A equipe já está trabalhando em alternativas à base de níquel e manganês para melhorar ainda mais o desempenho e a durabilidade.
Ao registrar uma patente para essa nova tecnologia, os pesquisadores esperam acelerar sua adoção industrial, contribuindo assim para a descarbonização da nossa sociedade e a transição para energias renováveis mais limpas.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Science