A demanda por fontes de combustível ecologicamente corretas está aumentando à medida que a meta de diminuir a dependência de combustíveis fósseis se torna comumente reconhecida. O hidrogênio representa uma possível fonte de combustível sustentável quando é produzido a partir da água e queimado com oxigênio porque apenas a água é liberada como subproduto. A oxidação do hidrogênio para liberação de energia e água por meio de células a combustível contendo catalisadores está sendo pesquisada intensamente. Contudo, catalisadores usados ​​na oxidação de hidrogênio geralmente sofrem de envenenamento por monóxido de carbono, que está presente como um contaminante no gás hidrogênio comercial. Assim, a capacidade de oxidar hidrogênio e monóxido de carbono no mesmo sistema de reação é uma perspectiva atraente para evitar o envenenamento do catalisador e aumentar a eficiência da produção de energia a partir do hidrogênio.

Uma colaboração liderada pela Universidade de Kyushu desenvolveu recentemente um catalisador que pode oxidar hidrogênio e monóxido de carbono, dependendo do pH do sistema de reação. O catalisador imita o comportamento de duas enzimas:hidrogenase em meio ácido (pH 4-7) e monóxido de carbono desidrogenase em meio básico (pH 7-10). O catalisador é um complexo solúvel em água contendo átomos de metal de níquel e irídio com uma estrutura de "borboleta" única. Os pesquisadores investigaram a capacidade de seu catalisador de oxidar hidrogênio e monóxido de carbono em uma mistura 1:1. Mais importante, eles foram capazes de isolar vários intermediários nos processos de oxidação para confirmar os mecanismos de oxidação do hidrogênio e do monóxido de carbono pelo catalisador.

"Descobrimos que o catalisador reagiu com o hidrogênio para formar um complexo de hidreto sob condições ácidas, "diz o primeiro autor, o professor Seiji Ogo, Faculdade de Engenharia / Instituto Internacional de Pesquisa de Energia Neutra em Carbono (WPI-I2CNER), Universidade de Kyushu. "Além disso, o catalisador prontamente coordenado com monóxido de carbono, que foi oxidado a dióxido de carbono em condições básicas. "

A equipe então investigou a resistência de seu catalisador ao envenenamento por monóxido de carbono em um protótipo de célula a combustível usando gases de alimentação de hidrogênio, monóxido de carbono, e uma mistura 1:1 dos dois. A densidade de potência da célula de combustível contendo o catalisador dependia do pH do sistema e da composição do gás de alimentação. A oxidação do hidrogênio pelo catalisador foi facilitada em pH baixo (condições ácidas) e a oxidação do monóxido de carbono foi mais rápida em pH alto (condições básicas); essas tendências correspondem bem ao comportamento observado para as enzimas relacionadas.

"A capacidade do nosso catalisador de usar hidrogênio e monóxido de carbono como fontes de energia representa um importante avanço na tecnologia do hidrogênio, "explica Ogo.

Prevê-se que os catalisadores para a oxidação do hidrogênio que podem resistir ao envenenamento por monóxido de carbono permitirão o desenvolvimento de células de combustível de hidrogênio com desempenho aprimorado, representando mais um passo no caminho rumo ao objetivo último de uma sociedade sustentável.