Uma descoberta acidental pode otimizar o processo de produção de hidrogênio

Uma descoberta científica casual por pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura poderia revolucionar a maneira como a água é quebrada para liberar gás hidrogênio.

A equipe descobriu que a luz pode desencadear um novo mecanismo em um material catalítico amplamente utilizado na eletrólise da água, onde a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio. O resultado é um método mais eficiente em termos energéticos para obter hidrogênio.

A equipe detalhou sua descoberta em um artigo de pesquisa publicado na revista científica Natureza.

A equipe, liderada pelo Professor Associado Xue Jun Min, Dr Wang Xiaopeng e Dr Vincent Lee Wee Siang do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da NUS College of Design and Engineering (NUS CDE), descobriu que a luz pode desencadear um novo mecanismo em uma material catalítico amplamente utilizado na eletrólise da água.

Este avanço foi alcançado em colaboração com o Dr. Xi Shibo do Instituto de Sustentabilidade para Produtos Químicos, Energia e Meio Ambiente da Agência para Ciência, Tecnologia e Pesquisa (A*STAR); Dr. Yu Zhigen do Instituto de Computação de Alto Desempenho sob A*STAR; e Dr. Wang Hao do Departamento de Engenharia Mecânica da NUS CDE. O professor Assoc Xue disse: “Descobrimos que o centro redox da reação eletrocatalítica é alternado entre metal e oxigênio, desencadeado pela luz. Isso melhora muito a eficiência da eletrólise da água.

A descoberta inovadora feita pelo professor Assoc Xue Jun Min (centro) e sua equipe pode melhorar a acessibilidade do hidrogênio como fonte de energia limpa. Crédito da imagem: Universidade Nacional de Cingapura.

A nova descoberta tem o potencial de abrir novos métodos industriais mais eficientes de produção de hidrogênio e trazer essa fonte de combustível ecologicamente correta ao alcance de mais pessoas e indústrias.

O avanço acidental

Em circunstâncias normais, o Assoc Prof Xue e sua equipe podem não ter conseguido encontrar uma descoberta tão inovadora. Mas um desligamento acidental das luzes do teto em seu laboratório há quase três anos permitiu que eles observassem algo que a comunidade científica global ainda não conseguiu fazer.

Na época, as luzes do teto do laboratório de pesquisa do professor Assoc Xue geralmente ficavam acesas 24 horas por dia. Uma noite em 2019, as luzes se apagaram devido a uma queda de energia. Quando os pesquisadores voltaram no dia seguinte, descobriram que o desempenho de um material de oxihidróxido de níquel no experimento de eletrólise da água, que continuou no escuro, caiu drasticamente.

O professor Assoc Xue observou: “Essa queda no desempenho, ninguém nunca notou antes, porque ninguém nunca a experimentou no escuro. Além disso, a literatura diz que tal material não deve ser sensível à luz; a luz não deve ter efeito sobre suas propriedades.

O mecanismo eletrocatalítico na eletrólise da água é um tópico muito bem estudado, e o material à base de níquel é um material catalítico muito comum. Assim, a fim de estabelecer que eles estavam prestes a descobrir algo revolucionário, Assoc Prof Xue e sua equipe embarcaram em muitos experimentos repetidos. Eles investigaram os mecanismos por trás de tal fenômeno. Eles até repetiram o experimento fora de Cingapura para garantir que seus resultados fossem consistentes.

Agora, três anos depois da pesquisa, o professor Assoc Xue e sua equipe finalmente puderam compartilhar suas descobertas publicamente em um artigo..

Próximos passos

Com suas descobertas, a equipe agora está trabalhando no projeto de uma nova maneira de melhorar os processos industriais de geração de hidrogênio. Assoc Prof Xue sugere tornar transparentes as células contendo água, a fim de introduzir luz no processo de separação da água.

“Deve exigir menos energia no processo de eletrólise e deve ser muito mais fácil usar a luz natural. Mais hidrogênio pode ser produzido em menos tempo, com menos energia consumida”, disse o professor Assoc Xue.

As empresas de alimentos usam gás hidrogênio para transformar óleos e gorduras insaturadas em gorduras saturadas, o que nos dá margarina e manteiga. O hidrogênio também é usado para soldar metais, pois pode gerar uma alta temperatura de 4000 ° C. A indústria do petróleo usa o gás para remover o teor de enxofre do óleo.

O hidrogênio pode potencialmente ser usado como combustível. Há muito considerado um combustível sustentável, o hidrogênio produz zero emissões porque queima reagindo com o oxigênio – não é necessária ignição, tornando-o uma fonte de combustível mais limpa e ecológica. Uma vez resolvidos os problemas de armazenamento, o hidrogênio pode ser mais confiável do que as baterias solares.

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Pensar na luz recebida como um acelerador de um catalisador soa falso. Mas três anos de testes e experimentos parecem justificados e devidamente realizados.

Os parabéns estão em ordem. A equipe demonstrou grande consciência situacional da falta de energia, não apenas removendo a anomalia do teste funcional e encontrando os fatos até a conclusão ideal.

Por Brian Westenhaus via New Energy And Fuel

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