Um novo catalisador que utiliza um único átomo de platina poderia simplificar o armazenamento de hidrogênio para fontes de energia renováveis. O catalisador, desenvolvido por cientistas da City University of Hong Kong (CityU) e testado por colegas do Imperial College London, poderia ser usado de forma barata e em grande escala.
Um novo catalisador utilizando um único átomo de platina, desenvolvido pela City University of Hong Kong e testado no Imperial College London, promete tornar mais fácil e económico o armazenamento de hidrogénio através de fontes de energia renováveis. Esta inovação dispersa átomos de platina em sulfeto de molibdênio, reduzindo a quantidade de platina utilizada e melhorando a eficiência da eletrólise.
O co-autor Professor Anthony Kucernak, do Departamento de Química do Imperial College London, disse: "A Estratégia de Hidrogênio do Reino Unido estabelece uma meta ambiciosa de 10 GW de capacidade de produção de hidrogênio de baixo carbono até 2030. Para conseguir isso, precisamos aumentar a produção de armazenamento de hidrogênio barato, fácil de produzir e eficiente. Novos eletrocatalisadores podem dar uma contribuição significativa para isso, ajudando, em última análise, o Reino Unido a atingir sua meta de emissões líquidas zero até 2050. "
A produção de electricidade a partir de fontes de energia renováveis, como a eólica e a solar, está a crescer rapidamente. No entanto, parte da energia produzida precisa ser armazenada para uso quando as condições climáticas não são propícias à energia eólica e solar. Uma abordagem promissora é armazenar energia na forma de hidrogénio, que pode ser armazenada e transportada para utilização posterior.
Para fazer isso, a energia renovável é usada para dividir as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio, com a energia armazenada nos átomos de hidrogênio. Isto requer o uso de um catalisador de platina para estimular a reação de divisão das moléculas de água, também conhecida como eletrólise. No entanto, embora a platina seja um excelente catalisador para esta reacção, é ao mesmo tempo cara e rara, pelo que minimizar a sua utilização é importante para reduzir os custos do sistema e limitar a extracção de platina.
Agora, num estudo recente publicado na Nature, a equipa concebeu e testou um catalisador que utiliza o mínimo de platina possível, resultando numa plataforma de separação de água eficiente, mas económica.
O pesquisador principal, Professor Zhang Hua, da City University de Hong Kong, disse: "O hidrogênio produzido pela divisão eletrocatalítica da água é considerado uma das fontes de energia limpa mais promissoras para substituir os combustíveis fósseis em um futuro próximo e pode reduzir a poluição ambiental e o efeito estufa."
ferramentas de teste
A inovação da equipe envolve a dispersão de platina de átomo único em flocos de sulfeto de molibdênio (MoS2). Isto utiliza muito menos platina do que os catalisadores existentes e até melhora o desempenho porque a platina interage com o molibdênio, tornando a reação mais eficiente.
O cultivo de catalisadores finos em suportes de nanofolhas permitiu à equipe da CityU criar materiais de alta pureza. O laboratório do professor Kuchenak na Imperial caracterizou então os materiais e desenvolveu métodos e modelos para determinar como funciona o catalisador.
A equipe Imperial dispunha de ferramentas para realizar testes rigorosos, pois havia desenvolvido diversas técnicas específicas para trabalhar com este catalisador. O professor Kuchenak e seus colegas fundaram várias empresas baseadas nessas tecnologias, incluindo a RFCPower, especializada em baterias de fluxo de hidrogênio.
Usar hidrogênio
Uma vez que a energia renovável é armazenada na forma de hidrogénio, a sua utilização novamente como eletricidade requer a conversão através de células de combustível, que produzem vapor de água como subproduto da reação de divisão do oxigénio. Recentemente, o professor Kuchenak e colegas descobriram um catalisador de átomo único para esta reação que se baseia em ferro em vez de platina, o que também reduzirá o custo da tecnologia.
Outra empresa spin-off liderada pelo professor Kuchenak, a Bramble Energy, testará a tecnologia em suas células de combustível. Assim, ambos os catalisadores de átomo único - um que ajuda a converter energia renovável em hidrogénio para armazenamento e outro que ajuda a libertar essa energia mais tarde como eletricidade - têm o poder de aproximar a economia do hidrogénio da realidade.