Cientistas desenvolvem catalisador duradouro e sustentável para a produção de hidrogênio

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Cientistas desenvolvem catalisador duradouro e sustentável
para a produção de hidrogênio
Eletrolisador de água de membrana de troca de prótons (PEM) usando óxido de manganês. Crédito da
imagem: RIKEN.
Pesquisadores do Centro RIKEN para Ciência Sustentável de Recursos (CSRS) no Japão, liderados por
Ryuhei Nakamura, fizeram um avanço significativo na produção de hidrogênio verde.
Seu último estudo, publicado na Nature Catalysis, mostra um catalisador feito sob medida que melhora
drasticamente a sustentabilidade e a longevidade da extração de hidrogênio da água.
O hidrogênio é uma fonte de energia limpa, e produzi-lo através da eletrólise da água é um processo verde.
Este método envolve a divisão da água em hidrogênio e oxigênio usando eletricidade. O hidrogênio pode ser
armazenado e usado mais tarde, por exemplo, para alimentar veículos elétricos.
No entanto, o processo de divisão de água, particularmente usando membranas de troca de prótons (PEM),
enfrenta desafios.
Requer metais de terras raras como o irídio, que são escassos e não sustentáveis para uso em larga escala.
Há dois anos, a equipe de Nakamura desenvolveu um novo método que evitava esses metais raros usando
os mais comuns, como manganês e cobalto.
Com base nisso, a equipe agora melhorou seu catalisador, tornando-o muito mais estável e aumentando sua
vida útil em quase 4000%.
https://dx.doi.org/10.1038/s41929-023-01091-3
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Este catalisador, feito a partir de uma forma de óxido de manganês (MnO2), sofreu ajustes estruturais para
melhorar sua eficácia.
Ao alterar o arranjo do oxigênio dentro da estrutura do óxido de manganês, eles conseguiram aumentar
significativamente a estabilidade do catalisador.
No laboratório, este novo catalisador foi testado e mostrou manter sua atividade em condições ácidas
severas por longos períodos - até um mês em altas densidades de corrente.
Este desempenho é cem vezes melhor do que os esforços anteriores com catalisadores de metais não-rare
semelhantes.
O estudo também destacou que o catalisador melhorado poderia sustentar a eletrólise da água por cerca de
seis semanas, produzindo dez vezes mais hidrogênio do que os métodos anteriores.
Notavelmente, esse aumento da estabilidade não reduziu a eficiência do catalisador na geração de
hidrogênio.
Embora esses resultados sejam promissores, é necessário mais trabalho para alcançar a estabilidade
necessária para aplicações industriais, que exigem desempenho consistente ao longo de vários anos. No
entanto, a equipe está otimista.
Eles planejam continuar a refinar o catalisador para aumentar sua longevidade e eficiência, visando um
futuro em que a produção de hidrogênio verde em larga escala seja sustentável e economicamente viável.
Esta pesquisa representa um passo significativo para reduzir a dependência de combustíveis fósseis e
avançar para um futuro neutro em carbono.
Também abre a possibilidade de métodos de produção de hidrogênio mais sustentáveis se tornarem uma
realidade prática, contribuindo para a luta global contra as mudanças climáticas.