Catalisador revolucionário aumenta drasticamente a eficiência da produção de hidrogênio verde

Instituto de Pesquisa de Padrões e Ciência da Coreia, Daejeon, Coreia do Sul
Um pesquisador operando o sistema de eletrólise da água usando os catalisadores recém-desenvolvidos. (Imagem:Instituto de Pesquisa de Padrões e Ciência da Coreia)
O hidrogénio verde, produzido através da eletrólise da água, é uma fonte de energia ecológica da próxima geração, uma vez que não gera poluentes como o dióxido de carbono durante a produção. Os catalisadores desempenham um papel crucial no processo de eletrólise da água, dividindo a água em hidrogênio e oxigênio. A eficiência da produção de hidrogénio verde depende em grande parte do desempenho destes catalisadores. Portanto, a comercialização do hidrogénio verde depende do desenvolvimento de catalisadores económicos, capazes de manter um elevado desempenho durante longos períodos.

Pesquisadores na Coreia desenvolveram com sucesso um novo material que aumenta significativamente a eficiência da produção de hidrogênio verde, ao mesmo tempo que reduz custos.

O Instituto de Pesquisa de Padrões e Ciência da Coreia (KRISS) desenvolveu um catalisador de metal básico de alto desempenho para uso na eletrólise de água por membrana de troca aniônica (AEM). O catalisador recentemente desenvolvido não só é mais acessível do que as alternativas à base de metais preciosos, mas também apresenta um desempenho superior, aproximando a comercialização do hidrogénio verde.

Atualmente, os sistemas de eletrólise de água AEM dependem predominantemente de catalisadores de metais preciosos, como platina (Pt) e irídio (Ir). No entanto, o elevado custo destes materiais e a sua suscetibilidade à degradação aumentam significativamente o custo da produção de hidrogénio. Para superar este desafio, o desenvolvimento de catalisadores de metais básicos duráveis ​​e acessíveis é essencial.

O Grupo de Metrologia de Materiais Emergentes KRISS conseguiu desenvolver catalisadores de metais básicos introduzindo uma pequena quantidade de rutênio (Ru) em uma estrutura de dióxido de molibdênio com níquel molibdênio (MoO 2-Ni4Mo). Embora o dióxido de molibdênio ofereça alta condutividade elétrica, seu uso como catalisador de eletrólise de água tem sido limitado devido à degradação em ambientes alcalinos.

Através de uma análise estrutural abrangente, os pesquisadores identificaram a adsorção de íons hidróxido (OH-) no dióxido de molibdênio como a principal causa da degradação.

Com base nessas descobertas, eles desenvolveram um método para incorporar rutênio em uma proporção ideal para evitar a degradação do dióxido de molibdênio. As nanopartículas de rutênio resultantes, medindo menos de 3 nanômetros, formam uma fina camada na superfície dos catalisadores, evitando a degradação e aumentando a durabilidade.

As avaliações de desempenho revelaram que os catalisadores recentemente desenvolvidos oferecem quatro vezes mais durabilidade e mais de seis vezes mais atividade em comparação com os materiais comerciais existentes.

Além disso, quando integrados com uma célula solar tandem de perovskita-silício, os catalisadores alcançaram uma notável eficiência solar-hidrogénio de 22,8 por cento, destacando a sua forte compatibilidade com fontes de energia renováveis.

Os catalisadores também demonstraram alta atividade e estabilidade em água salina, produzindo hidrogênio de alta qualidade. Espera-se que esta capacidade reduza significativamente os custos associados à dessalinização.

Sun Hwa Park, pesquisador principal do KRISS Emerging Material Metrology Group, disse:"Atualmente, a produção de hidrogênio verde requer água purificada, mas o uso de água do mar real poderia reduzir substancialmente os custos associados à dessalinização. Planejamos continuar nossa pesquisa nesta área."

Esta pesquisa foi apoiada pelo Programa KRISS MPI Lab e conduzida em colaboração com a equipe do Professor Ho Won Jang na Universidade Nacional de Seul e a equipe do Dr. Sung Mook Choi no Instituto Coreano de Ciência de Materiais.

As descobertas foram publicadas na edição de julho da Applied Catalysis B:Environmental and Energy (IF:20.2), um periódico líder na área de engenharia química.

Para mais informações, entre em contato com Eunhye Bae em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.