.
O metilciclohexano é muito promissor como transportador de hidrogênio que pode transportar e armazenar hidrogênio com segurança e eficiência. Porém, o processo de desidrogenação utilizando catalisadores apresenta problemas devido à sua durabilidade e grande perda de energia. Recentemente, pesquisadores japoneses conseguiram usar células a combustível de óxido sólido para gerar eletricidade diretamente a partir do metilciclohexano e recuperar o tolueno para reutilização. Espera-se que esta pesquisa não apenas reduza as necessidades de energia, mas também explore novas sínteses químicas por células de combustível.
Espera-se que o metilciclohexano (MCH), um tipo de hidreto orgânico, seja um excelente transportador de hidrogênio porque permanece líquido à temperatura ambiente, é fácil de transportar, tem baixa toxicidade e tem uma densidade de hidrogênio mais alta do que o hidrogênio de alta pressão. A desidrogenação – o processo de remoção de átomos de hidrogênio das moléculas – na presença de um catalisador, produz hidrogênio e o subproduto tolueno, que pode então ser usado para gerar eletricidade para produzir CO2-energia livre. Contudo, a reacção de desidrogenação é uma reacção endotérmica, e a perda de energia, bem como as instalações necessárias para a reacção são questões.
Recentemente, uma equipe de pesquisadores do Japão, liderada pelo professor Akihiko Fukunaga do Departamento de Química Aplicada da Universidade Waseda, conseguiu gerar eletricidade diretamente do MCH usando células a combustível de óxido sólido (SOFC). Seu trabalho foi disponibilizado online em 4 de julho de 2023 no Volume 348 de Energia Aplicada.
A equipe de pesquisa tentou realizar dois processos simultaneamente em uma célula a combustível: a desidrogenação a partir de hidretos orgânicos, que é uma reação endotérmica, e a geração de eletricidade, que é uma reação exotérmica. Para conseguir isso, eles usaram uma célula a combustível de óxido sólido suportada por ânodo com uma temperatura operacional mais alta do que uma célula a combustível de eletrólito polimérico. Eles operaram a uma temperatura que não permitia a pirólise de hidretos orgânicos e sob condições que impediam a deposição de carbono nos eletrodos. A proporção de produção de tolueno para benzeno foi de 94:6. Esta conquista demonstrou a possibilidade de gerar eletricidade sem utilizar instalações de desidrogenação que eram convencionalmente necessárias e utilizando menos energia do que a necessária para reações de desidrogenação utilizando catalisadores.
Além disso, “foi elucidado que, alterando as condições, grupos de oxigênio poderiam ser introduzidos no esqueleto aromático por meio de uma célula a combustível”, revela Fukunaga.
Estes resultados indicam que o MHC reage com os íons condutores de oxigênio no SOFC para gerar eletricidade com sucesso. Assim, a energia pode ser gerada diretamente a partir do MHC, e a energia necessária para a geração direta de energia é menor do que a necessária para a reação convencional de desidrogenação assistida por catalisador do MCH.
“As células de combustível foram estudadas e desenvolvidas como dispositivos que produzem eletricidade altamente eficiente e livre de carbono através da reação eletroquímica de hidrogênio e oxigênio. Neste estudo, demonstramos que este dispositivo pode ser aplicado para controlar reações de desidrogenação de hidretos orgânicos e oxigênio. reações de substituição de anéis aromáticos. No futuro, uma nova química sintética poderá ser criada pela aplicação de células de combustível.” conclui Fukunaga. Esperamos que a tecnologia proposta abra caminho para uma sociedade sustentável baseada no hidrogénio!
.
