O Japão encontrou o Santo Graal da eletrólise da água: um metal barato que pode produzir 1000% a mais de hidrogênio

Com a poluição, contaminação e demais destruições que o homem fez no planeta ao longo dos anos, a qualidade de vida que temos no mundo foi se modificando. E um fator seriamente atingido, e que pode ser mais afetado ainda se o ritmo continuar, é o fornecimento de energia e a forma como a conseguimos. Por isso, formas alternativas são pensadas e colocadas em prática, como por exemplo, o hidrogênio.

No caso do hidrogênio verde, ele é produzido através de energias renováveis ​​a partir da eletrólise da água, além de ser a grande promessa do setor energético. Tanto que países como a Espanha planejam seu futuro nesse setor de energia. No entanto, ainda são necessárias mais investigações para tornar a produção dele cada vez mais sustentável. Nesse ponto, o Japão vem como uma possível potência.

Na produção de hidrogênio, os eletrolisadores do tipo PEM, que usam uma membrana de troca de prótons como o eletrólito, ficaram bastante populares nos últimos anos porque têm uma eficiência maior e uma capacidade de responder de forma rápida às fontes de energia intermitentes.

Produção

Um só planeta

Contudo, o problema com os eletrolisadores do tipo PEM é que eles são bem caros. Além de precisarem de catalisadores eficientes e resistentes à corrosão em ácido para que a platina ou irídio seja transportada, já que são metais escassos e caros.

Na busca por outros catalisadores mais baratos, os de irídio conseguem manter por mais tempo a reação de evolução do oxigênio e permitem a produção de grandes volumes de hidrogênio. Mas existe algum material barato que consiga fazer essa mesma coisa?

Com isso em mente, os pesquisadores do Instituto RIKEN, no Japão, partiram de um metal comum, o manganês. Eles fizeram mudanças na estrutura tridimensional dele para conseguirem o primeiro eletrolisador PEM eficiente e durável sem a necessidade do uso de metais raros.

O segredo para esse sucesso está na estrutura 3D. Nesse caso, os pesquisadores criaram um catalisador de óxido de manganês (MnO2) fazendo a manipulação da estrutura reticular do material para formar ligações mais fortes com os átomos de oxigênio.

Vantagens

EES

Esse MnO2 melhorado é bem mais estável do que as outras opções de catalisadores de metais não nobres, além de conseguir manter a reação com a água por muito mais tempo.

De acordo com o estudo, o MnO2 consegue multiplicar por 40 a vida útil de outros catalizadores baratos. Esse material é mais resistente à dissolução em ácido e mais estável durante a reação. Por conta de tudo isso é que ele faz uma produção de 1000% a mais hidrogênio.

Nos testes feitos pelos pesquisadores em laboratório, esse catalisador funcionou durante mais de mil horas a 200 mA/cm². Como resultado, ele produziu uma quantidade de hidrogênio 10 vezes maior que outros materiais.

Isso foi somente o começo. De acordo com os pesquisadores, eles acreditam que esse novo catalisador terá um papel essencial na produção sustentável de hidrogênio. E mudanças futuras na estrutura do manganês irão poder aumentar ainda mais a densidade da corrente desse material e a vida útil do catalisador.

Hidrogênio

Future transport

Como dito, o hidrogênio é um dos queridinhos das novas formas de geração de energia. E mesmo que ele seja promissor comparado à eletrificação, por enquanto, ele é mais barato e beneficia mais setores com emissão de carbono elevado.

Contudo, o hidrogênio é a melhor alternativa no setor de aviação, transporte marítimo, indústria química e armazenamento de eletricidade.

De acordo com o estudo, a eletrificação é melhor nos carros elétricos, nas bombas de calor e numa gama vasta de produtos e indústria, enquanto que o hidrogênio é “importante apenas para algumas aplicações”.

Na visão de Gunnar Luderer, coautor do estudo, o esperado é que a cota de eletricidade aumente entre 20 e 60%. A estimativa até 2050 é que a procura por energia elétrica aumente entre 80 a 160% no mundo todo. Por conta disso, será preciso produzir o dobro de energia que é produzido hoje.

Os pesquisadores dizem que para isso dar certo é preciso que as políticas públicas de energia sustentável priorizem a eletricidade e o hidrogênio, nessa ordem, a outras alternativas. Além de retirar as barreiras de expansão para esses tipos de energia e incentivar a expansão das cadeias de abastecimento de hidrogênio.

Fonte: IGN, Olhar digital

Imagens: Um só planeta, EES, Future transport