O primeiro reator químico termodinamicamente reversível capaz de produzir hidrogênio como um fluxo de produto puro representa um passo "transformacional" à frente na indústria química, os autores de um novo estudo afirmam.

O novo reator, descrito hoje na prestigiosa revista acadêmica Química da Natureza , evita a mistura de gases reagentes transferindo oxigênio entre fluxos de reagentes por meio de um reservatório de oxigênio de estado sólido.

Este reservatório é projetado para permanecer próximo ao equilíbrio com os fluxos de gás reagentes à medida que seguem sua trajetória de reação e, assim, retém uma "memória química" das condições às quais foi exposto.

O resultado é que o hidrogênio é produzido como um fluxo de produto puro, eliminando a necessidade de separação dispendiosa dos produtos finais.

Liderado pela Newcastle University, REINO UNIDO, a pesquisa envolveu especialistas das universidades de Durham e Edimburgo e da European Synchrotron Radiation Facility na França, e foi financiado pelo Conselho de Pesquisa em Ciências Físicas e Engenharia (EPSRC).

Professor Ian Metcalfe, O autor principal e professor de Engenharia Química da Universidade de Newcastle disse:

"As mudanças químicas são geralmente realizadas por meio de reações mistas, em que vários reagentes são misturados e aquecidos. Mas isso leva a perdas, conversão incompleta de reagentes e uma mistura final de produtos que precisam ser separados.

"Com nosso reator de memória de hidrogênio, podemos produzir puro, produtos separados. Você poderia chamá-lo de reator perfeito. "

Elemento mais abundante do universo

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo. Produzido através da divisão de moléculas de água, a mudança para a energia renovável levou a um aumento do chamado 'hidrogênio verde'.

O hidrogênio é um reservatório de energia limpa e útil e pode ser usado como combustível, para gerar eletricidade e pode ser armazenado e transportado através das redes de gás.

Todos os processos - sejam eles químicos, mecânicos ou elétricos - são termodinamicamente irreversíveis, e são menos eficientes do que poderiam ser.

Isso significa que em reatores químicos tradicionais, quando o hidrogênio é produzido, ele precisa ser separado de outros produtos, um processo que é caro e freqüentemente consome muita energia.

Descrevendo seu novo sistema, a equipe demonstra um reator químico capaz pela primeira vez de se aproximar de uma operação termodinamicamente reversível.

Reagir água e monóxido de carbono para gerar hidrogênio e dióxido de carbono, o sistema também evita que o carbono seja transportado para o fluxo de produção de hidrogênio como monóxido de carbono ou dióxido de carbono, evitando assim a contaminação do produto.

'Invertendo' o reservatório um pouco como um interruptor, a equipe mostrou que é possível alcançar alta conversão no sistema, de forma que dióxido de carbono e hidrogênio sejam produzidos em ambas as extremidades do reator como produtos puros.

"Considerando que a produção convencional de hidrogênio requer dois reatores e uma separação, nosso reator realiza todas as etapas em uma unidade, "acrescenta o professor Metcalfe.

"E enquanto demonstramos o conceito com hidrogênio, o conceito de reator de memória também pode ser aplicado a outros processos. "