Os físicos da Universidade de Houston descobriram um catalisador que pode dividir a água em hidrogênio e oxigênio, composto de facilmente disponível, materiais de baixo custo e operando com muito mais eficiência do que os catalisadores anteriores.

Isso resolveria um dos principais obstáculos restantes no uso de água para produzir hidrogênio, uma das fontes mais promissoras de energia limpa.

"O hidrogênio é a fonte de energia primária mais limpa que temos na terra, "disse Paul C. W. Chu, TLL Temple Chair of Science e diretor fundador e cientista-chefe do Texas Center for Superconductivity at UH. "A água poderia ser a fonte mais abundante de hidrogênio se alguém pudesse separar o hidrogênio de sua forte ligação com o oxigênio na água usando um catalisador."

Chu e colegas, incluindo os físicos Zhifeng Ren e Shuo Chen, ambos também são investigadores principais do Texas Center for Superconductivity at UH, relatar sua descoberta - um catalisador eficiente produzido sem os caros metais preciosos mais comumente usados ​​- esta semana no Proceedings of the Natural Academy of Sciences .

Outros pesquisadores envolvidos no projeto incluem os pesquisadores de pós-doutorado Haiqing Zhou e Fang Yu, e alunos de pós-graduação Jingying Sun e Ran He.

O catalisador, composto de metafosfato ferroso cultivado em uma plataforma de espuma de níquel condutora, é muito mais eficiente do que os catalisadores anteriores, bem como menos caro para produzir.

"Em termos de custo, é muito mais baixo e em termos de desempenho, muito melhor, "disse Zhifeng Ren, M.D. Anderson professor de física e autor principal do artigo. O catalisador também é durável, operando mais de 20 horas e 10, 000 ciclos em testes.

"Alguns catalisadores são excelentes, mas só são estáveis ​​por uma ou duas horas, "Ren disse." Isso não adianta. "

Embora seja simples em teoria, dividir a água em hidrogênio e oxigênio é um processo complexo, exigindo duas reações separadas - uma reação de evolução de hidrogênio e uma reação de evolução de oxigênio, cada um exigindo um eletrodo separado. Embora o hidrogênio seja o componente mais valioso, não pode ser produzido sem também produzir oxigênio. E embora catalisadores de hidrogênio eficientes estejam disponíveis, Ren disse que a falta de um catalisador de oxigênio barato e eficiente criou um gargalo no campo.

O hidrogênio tem várias vantagens. "Hidrogênio (H2) produzido a partir da divisão da água por um processo eletroquímico, chamada eletrólise da água, foi considerado um recurso de energia limpa e sustentável para substituir os combustíveis fósseis e atender à crescente demanda global de energia, uma vez que a água é o único material de partida e subproduto quando a energia limpa é produzida pela conversão de H2 de volta em água, "escreveram os pesquisadores.

E ao contrário da energia solar, energia eólica e outras energias "limpas", o hidrogênio pode ser facilmente armazenado.

Atualmente, a maior parte do hidrogênio é produzida por meio da reforma do metano a vapor e da gaseificação do carvão; esses métodos aumentam a pegada de carbono do combustível, apesar do fato de que ele queima de forma limpa.

Chen disse que as reações de evolução de oxigênio muitas vezes dependem de um eletrocatalisador usando um "metal nobre" - irídio, platina ou rutênio. Mas esses são caros e não estão prontamente disponíveis.

"Nesse trabalho, descobrimos um eletrocatalisador altamente ativo e estável baseado em elementos abundantes em terra, que supera até mesmo os baseados em metais nobres, "ela disse." Nossa descoberta pode levar a uma abordagem mais econômica para a produção de hidrogênio a partir da eletrólise da água. "

A divisão da água pode ser desencadeada por corrente elétrica ou por fotocatálise, usando o poder do sol. A divisão direta da água com energia solar é muito ineficiente, já que a água pode absorver apenas uma pequena parte do espectro de luz. Idealmente, Ren disse, a energia solar seria usada para gerar a energia elétrica usada para dividir a água.