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Armazenar energia renovável como hidrogénio poderá em breve tornar-se muito mais fácil graças a um novo catalisador baseado em átomos únicos de platina.
O novo catalisador, concebido por investigadores da City University Hong Kong (CityU) e testado por colegas do Imperial College London, poderia ser ampliado de forma barata para uso em massa.
O coautor, Professor Anthony Kucernak, do Departamento de Química do Imperial, disse:”A Estratégia de Hidrogênio do Reino Unido estabelece a ambição de atingir 10 GW de capacidade de produção de hidrogênio de baixo carbono até 2030. Para facilitar esse objetivo, precisamos aumentar o produção de armazenamento de hidrogênio barato, fácil de produzir e eficiente. O novo eletrocatalisador pode ser um grande contribuidor para isso, ajudando, em última análise, o Reino Unido a atingir suas metas de zero emissões líquidas até 2050.”
A geração de energia renovável, a partir de fontes como a eólica e a solar, está crescendo rapidamente. No entanto, parte da energia gerada precisa ser armazenada para quando as condições climáticas forem desfavoráveis ao vento e ao sol. Uma forma promissora de fazer isso é economizar energia na forma de hidrogênio, que pode ser armazenado e transportado para uso 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. Isso usa catalisadores de platina para estimular uma reação que divide a molécula de água, chamada eletrólise. No entanto, embora a platina seja um excelente catalisador para esta reacção, é cara e rara, pelo que minimizar a sua utilização é importante para reduzir o custo do sistema e limitar a extracção de platina.
Agora, em um estudo publicado esta semana em Naturezaa equipe projetou e testou um catalisador que usa o mínimo de platina possível para produzir uma plataforma eficiente, mas econômica, para a divisão da água.
O pesquisador principal, Professor Zhang Hua, da CityU, disse: “O hidrogênio gerado pela divisão eletrocatalítica da água é considerado uma das energias limpas mais promissoras para substituir os combustíveis fósseis em um futuro próximo, reduzindo a poluição ambiental e o efeito estufa.”
Ferramentas de teste
A inovação da equipe envolve a dispersão de átomos únicos de platina em uma folha de sulfeto de molibdênio (MoS2). Isto utiliza muito menos platina do que os catalisadores existentes e até aumenta o desempenho, pois a platina interage com o molibdênio para melhorar a eficiência da reação.
O cultivo de catalisadores finos em suportes de nanofolhas permitiu à equipe da CityU criar materiais de alta pureza. Estes foram então caracterizados no laboratório do Professor Kucernak na Imperial, que desenvolveu métodos e modelos para determinar como o catalisador funciona.
A equipe Imperial possui ferramentas para testes rigorosos porque desenvolveu diversas tecnologias projetadas para fazer uso de tais catalisadores. O professor Kucernak e seus colegas criaram várias empresas baseadas nessas tecnologias, incluindo a RFC Power, especializada em baterias de fluxo de hidrogênio, que poderiam ser melhoradas usando os novos catalisadores de platina de átomo único.
Usando hidrogênio
Uma vez armazenada a energia renovável como hidrogénio, para voltar a utilizá-la como eletricidade, é necessário convertê-la através de células de combustível, que produzem vapor de água como subproduto de uma reação de divisão do oxigénio. Recentemente, o professor Kucernak e colegas revelaram um catalisador de átomo único para esta reação que é baseado em ferro, em vez de platina, o que também reduzirá o custo desta tecnologia.
A Bramble Energy, outra spinout liderada pelo professor Kucernak, testará esta tecnologia em suas células de combustível. Ambos os catalisadores de átomos únicos – um que ajuda a transformar a energia renovável em armazenamento de hidrogénio e o outro que ajuda essa energia a ser libertada como eletricidade mais tarde – têm, portanto, o poder de aproximar a economia do hidrogénio da realidade.
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