Pesquisadores da Universidade de Houston e do Instituto de Tecnologia da Califórnia relataram um catalisador híbrido barato capaz de dividir a água para produzir hidrogênio, adequado para comercialização em grande escala.

A maioria dos sistemas para dividir a água em seus componentes - hidrogênio e oxigênio - requer dois catalisadores, um para estimular uma reação para separar o hidrogênio e um segundo para produzir oxigênio. O novo catalisador, feito de fosfetos de ferro e diníquel em espuma de níquel disponível comercialmente, executa ambas as funções.

Os pesquisadores disseram que ele tem o potencial de reduzir drasticamente a quantidade de energia necessária para produzir hidrogênio a partir da água, enquanto gera uma alta densidade de corrente, uma medida da produção de hidrogênio. Menores requisitos de energia significam que o hidrogênio pode ser produzido a um custo menor.

"Isso nos deixa mais perto da comercialização, "disse Zhifeng Ren, M.D. Anderson Professor titular de física na UH e autor principal de um artigo que descreve o novo catalisador publicado sexta-feira em Nature Communications .

O hidrogênio é considerado uma fonte desejável de energia limpa, na forma de células de combustível para alimentar motores elétricos ou queimadas em motores de combustão interna, junto com uma série de usos industriais. Porque pode ser comprimido ou convertido em líquido, é mais facilmente armazenado do que algumas outras formas de energia, disse Ren, que também é pesquisador do Texas Center for Superconductivity at UH.

Mas encontrar uma prática, Uma maneira barata e ecologicamente correta de produzir grandes quantidades de gás hidrogênio - especialmente dividindo a água em suas partes componentes - tem sido um desafio.

A maior parte do hidrogênio é produzida atualmente 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.

E embora os catalisadores tradicionais possam produzir hidrogênio a partir da água, co-autor Shuo Chen, professor assistente de física no UH, disseram que geralmente dependem de elementos caros do grupo da platina. Isso aumenta o custo, tornando impraticável a divisão de água em grande escala.

"Em contraste, nossos materiais são baseados em elementos abundantes de terra e exibem desempenho comparável aos dos materiais do grupo da platina, "disse ela." Pode ser potencialmente ampliado a baixo custo, o que o torna muito atraente e promissor para a comercialização de divisores de água. "

Os pesquisadores disseram que o catalisador permaneceu estável e eficaz por mais de 40 horas de testes.

O novo catalisador, eles escreveram, "prova ser um excelente catalisador bifuncional para a divisão geral da água, exibindo atividades OER (reação de evolução de oxigênio) e HER (reação de evolução de hidrogênio) extremamente altas no mesmo eletrólito alcalino. De fato, ele estabelece um novo recorde em eletrolisadores de água alcalina (1,42 V para fornecer 10 mA cm-2), enquanto na densidade de corrente comercialmente prática de 500 mA cm-2. "

Catalisadores anteriores usaram materiais diferentes para estimular uma reação para produzir o hidrogênio do que aqueles que são usados ​​para produzir o oxigênio. Ren disse que a interação entre as partículas de fosfeto de ferro e as partículas de fosfeto de diníquel impulsionou ambas as reações. "De alguma forma, um esforço conjunto dos dois materiais é melhor do que qualquer material individual, " ele disse.