O gás hidrogênio é o combustível verde perfeito - pode ser extraído da água e não é poluente. Mas embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no universo, não ocorre naturalmente em grandes quantidades como gás na Terra.

O gás hidrogênio é o combustível verde perfeito - pode ser extraído da água e não é poluente. Mas embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no universo, não ocorre naturalmente em grandes quantidades como gás na Terra.

A corrida para encontrar barato, eficiente, formas não poluentes de geração e armazenamento de hidrogênio. Há muito se sabe que uma corrente elétrica fará com que os elementos da água - hidrogênio e oxigênio - se dividam para produzir gases hidrogênio e oxigênio em um processo conhecido como eletrólise. Esse processo também pode ser revertido para gerar eletricidade quando os gases hidrogênio e oxigênio interagem em uma célula de combustível (a NASA usa células de combustível para alimentar satélites e cápsulas espaciais desde 1960).

Até recentemente, o custo da eletricidade tem sido um obstáculo para a produção de quantidades industriais de gás hidrogênio por meio da eletrólise. Mas as tecnologias de eletricidade renovável de baixo custo removeram essa barreira.

Outro obstáculo é que a divisão eficiente da água em gases hidrogênio e oxigênio exigiu catalisadores de metal raros e caros, como platina e irídio. O irídio é um dos elementos mais raros e caros da Terra - muitas vezes é transportado até aqui por meteoritos. E mesmo os catalisadores à base de irídio mais estáveis ​​podem resistir à eletrólise por um curto período de tempo.

"Se você aumentar a temperatura durante a eletrólise da água, o catalisador à base de irídio se dissolverá e você o perderá, "explica o Dr. Alexandr Simonov da Monash School of Chemistry." Esta é a pior coisa que pode acontecer, para dissolver algo que custa centenas de dólares por grama. Ele também pode entrar em outros componentes do seu dispositivo eletrolítico, contaminando-os e impedindo-os de operação adequada. "

Os primeiros eletrolisadores de água usavam água alcalina, e esta continua a ser a abordagem tradicional, Dr. Simonov diz. Mas uma tecnologia mais avançada e eficiente usa um ambiente ácido, usando eletrólitos de estado sólido - infelizmente, os catalisadores não suportam esse ambiente por muito tempo.

Dr. Simonov e membros de sua equipe de pesquisa, incluindo Dr. Manjunath Chatti e James Gardiner, fizeram uma descoberta com enorme potencial para resolver o problema de instabilidade, tornando a geração de hidrogênio por eletrólise de água mais economicamente viável.

"Estamos substituindo o irídio por elementos abundantes, barato, e operar de maneira mais estável, "Dr. Simonov diz." Nós demonstramos sua estabilidade em condições fortemente ácidas e até 80 ° C, que é uma temperatura industrialmente relevante. Não alcançamos absolutamente nenhuma degradação. "

O Dr. Simonov descreve o sistema que está desenvolvendo com sua equipe como "autocura". Porque todos os metais - até mesmo o irídio - se dissolvem durante a eletrólise, os pesquisadores se perguntaram se o material dissolvido poderia ser redepositado no eletrodo durante a operação.

"Acontece que pode, ", diz ele." Nós produzimos uma superfície de eletrodo altamente ativa com base em metais abundantes que está sustentando taxas industrialmente relevantes de divisão de água. "A alta temperatura e o ambiente fortemente ácido" tornam nosso trabalho mais recente diferente de quase todos no mundo científico, e nos aproxima da aplicação da indústria, " ele diz.

A Agência Australiana de Energia Renovável (ARENA) está financiando pesquisas adicionais, com o objetivo de produzir maiores eficiências e desenvolver um processo de fabricação de eletrodos escalonável, adequado para a indústria. O Dr. Simonov e sua equipe estão trabalhando para atingir esse objetivo com o professor de química da Monash, Douglas MacFarlane, e colaboradores da Australian National University, Professor Antonio Tricoli e Professor Yun Liu.

Austrália, com seu sol e vento abundantes, tem potencial para se tornar uma superpotência de energia renovável. Usando eletrólise, o gás hidrogênio poderia ser criado a partir do excesso de eletricidade gerado por grandes projetos de eletricidade renovável. Este hidrogênio poderia ser usado como combustível na Austrália e exportado para países famintos por alternativas de combustíveis fósseis.

Ônibus movidos a hidrogênio já circulam no Brasil, e a Coréia do Sul e o Japão já demonstraram um forte compromisso em adotar veículos movidos a hidrogênio e hidrogênio como seu principal transportador de energia.

O Ministro Federal de Recursos Matt Canavan assinou esta semana uma carta de intenções com a Coreia do Sul para desenvolver um plano de hidrogênio até o final do ano, sinalizando a intenção do governo australiano de ampliar o potencial de exportação. O impulso coincide com o lançamento de um relatório da Geoscience Australia nomeando o país como um futuro "líder mundial" no campo.

Mas o gás hidrogênio é altamente combustível, e transportá-lo apresenta alguns desafios. Uma possibilidade futura é converter o gás em amônia. Este objetivo também está sendo explorado pelo Dr. Simonov e colegas do Projeto Monash Ammonia liderado pelo Professor MacFarlane.

Dr. Simonov diz que, entretanto, o provedor de energia AGL está investigando como o avanço da eletrólise pode ser ampliado para adicionar hidrogênio produzido de forma sustentável às linhas de gás natural na Austrália, como forma de reduzir as emissões de carbono. O hidrogênio já está sendo usado dessa forma no hemisfério norte, Dr. Simonov diz. Outra empresa australiana líder que demonstra grande interesse em tecnologias de hidrogênio é a Woodside, que fez investimentos substanciais na pesquisa da Monash.

Dr. Simonov e Professor MacFarlane também estão colaborando com uma empresa australiana emergente, ANT Energy Solutions, que está desenvolvendo um eletrolisador de hidrogênio portátil com financiamento do Programa de Centros de Pesquisa Cooperativa. Uma unidade portátil pode ser carregada em um caminhão e transportada para onde quer que haja energia renovável barata disponível, Dr. Simonov diz.