Avanço no Hidrogênio Verde Substitui Água para Iridium
O hidrogénio tem potencial como fonte de combustível potente e ecológica, desde que o seu processo de produção também seja ambientalmente sustentável. Um relatório recente destaca os desafios na obtenção de hidrogénio genuinamente verde, enquanto um novo estudo supera um obstáculo na sua produção.
De acordo com um estudo divulgado hoje na revista Nature Energy, de autoria de Kiane de Kleijne, da Universidade Radboud e da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, na Holanda, a produção de hidrogénio resulta frequentemente no aumento das emissões atmosféricas de dióxido de carbono (CO2). Isto se deve em parte ao envolvimento da produção de gás natural.
Desafios da produção de hidrogênio verde e distribuição global
Existem métodos mais ecológicos para produzir hidrogénio, como a utilização de energia solar ou eólica para alimentar o processo de extracção das moléculas de água. No entanto, De Kleijne afirma que, em tais casos, a pegada de carbono do estabelecimento destas instalações deve ser tida em conta.
Além disso, a eficácia da energia verde é maior em regiões com abundância de luz solar e vento, como África ou Brasil. Consequentemente, o hidrogénio produzido nestas áreas deve ser transportado globalmente para utilização, o que pode aumentar a sua pegada de carbono.
“Quando se considera todo o ciclo de vida desta forma, o hidrogénio verde resulta frequentemente na redução das emissões de CO2, embora nem sempre”, explicou De Kleijne. “As reduções nas emissões de CO2 são normalmente maiores quando a energia eólica é usada em vez da energia solar. Espera-se que esta tendência melhore ainda mais à medida que mais energia renovável é utilizada na fabricação de componentes como turbinas eólicas, painéis solares e aço eletrolisador.”
Enquanto isso, um avanço recente em um método de produção de hidrogênio amplamente utilizado, conhecido como membrana de troca de prótons (PEM), poderia oferecer uma solução.
Eletrólise PEM e o desafio da disponibilidade do irídio
O PEM envolve a eletrólise da água para separar moléculas de hidrogênio, e seu respeito ao meio ambiente depende principalmente da pegada de carbono da eletricidade utilizada. É considerado verde porque produz apenas oxigênio como subproduto, e não dióxido de carbono.
No entanto, o desafio reside na utilização do irídio, um dos poucos elementos capazes de resistir às duras condições ácidas necessárias para a divisão das moléculas de água. Dada a extrema raridade do irídio, sendo um dos metais mais escassos da Terra, a ampliação das instalações de PEM revelou-se difícil.
Apresentamos um estudo recente do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO) da Espanha, detalhado no vídeo que acompanha.
Desenvolvimento de Catalisadores Anódicos com Cobalto e Tungstênio no ICFO
Em essência, os pesquisadores do ICFO desenvolveram um catalisador anódico usando elementos mais facilmente disponíveis, cobalto e tungstênio. Para proteger o ânodo da degradação prevista durante o processo de eletrólise, eles adotaram uma abordagem inovadora ao incorporar um óxido de cobalto-tungstênio com água – o próprio meio em que ele opera.
“No início do projeto, ficamos intrigados com o papel potencial da própria água como um fator significativo na eletrólise da água”, explicou Ranit Ram, principal autor do estudo. “Ninguém havia adaptado a água e a água interfacial dessa maneira.”
Como resultado, durante a eletrólise, à medida que o novo ânodo sofria degradação e perda de material, água e hidróxido – ambos compostos integrantes do processo – fluíam para preencher os vazios criados. Isto criou uma barreira aquosa protetora que retardou a taxa de degradação do ânodo.
Nos testes do reator PEM, o novo material demonstrou avanços significativos.
“Alcançamos um aumento de cinco vezes na densidade de corrente, atingindo 1 A/cm2 – um marco notável”, disse o Dr. Lu Xia, coautor. “Além disso, mantivemos a estabilidade por mais de 600 horas nesta alta densidade, marcando um recorde para catalisadores sem irídio.”
Embora reconheçam a menor estabilidade da nova liga impregnada de água em comparação com os ânodos atuais, os pesquisadores ressaltam sua eficácia em apresentar uma abordagem PEM independente de metais raros. Eles destacam o potencial deste processo para utilizar materiais alternativos, abordando preocupações sobre o cobalto, que é frequentemente associado a questões éticas relacionadas às práticas de mineração.
“O cobalto, embora mais abundante que o irídio, levanta preocupações éticas significativas no seu fornecimento”, explicou García de Arquer, professor do ICFO. “Isso motiva nossa exploração de alternativas como manganês, níquel e vários outros materiais na tabela periódica como parte de nossa estratégia de desenvolvimento de catalisadores.”
Leia o Artigo Original: New Atlas
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