A água do mar é um dos recursos mais abundantes do planeta, oferecendo promessa tanto como fonte de hidrogênio - desejável como fonte de energia limpa - quanto de água potável em climas áridos. Mas mesmo com as tecnologias de separação de água capazes de produzir hidrogênio de água doce se tornaram mais eficazes, a água do mar continua sendo um desafio.

Pesquisadores da Universidade de Houston relataram um avanço significativo com um novo catalisador de reação de evolução de oxigênio que, combinado com um catalisador de reação de evolução de hidrogênio, alcançou densidades de corrente capazes de suportar demandas industriais enquanto requeriam voltagem relativamente baixa para iniciar a eletrólise da água do mar.

Os pesquisadores dizem que o dispositivo, composto de nitretos de metais não nobres baratos, consegue evitar muitos dos obstáculos que limitaram as tentativas anteriores de produzir hidrogênio ou água potável a partir da água do mar de maneira econômica. O trabalho é descrito em Nature Communications .

Zhifeng Ren, diretor do Texas Center for Superconductivity em UH e um autor correspondente para o artigo, disse que um grande obstáculo tem sido a falta de um catalisador que pode efetivamente dividir a água do mar para produzir hidrogênio sem também liberar íons de sódio, cloro, cálcio e outros componentes da água do mar, que, uma vez liberado, pode assentar no catalisador e torná-lo inativo. Os íons de cloro são especialmente problemáticos, em parte porque o cloro requer uma voltagem ligeiramente mais alta para liberar do que o necessário para liberar o hidrogênio.

Os pesquisadores testaram os catalisadores com água do mar retirada da Baía de Galveston, na costa do Texas. Ren, M.D. Anderson Chair Professor de física na UH, disse que também funcionaria com águas residuais, fornecer outra fonte de hidrogênio de água que de outra forma seria inutilizável sem tratamento caro.

"A maioria das pessoas usa água doce limpa para produzir hidrogênio pela divisão da água, "disse ele." Mas a disponibilidade de água doce limpa é limitada. "

Para enfrentar os desafios, os pesquisadores projetaram e sintetizaram um catalisador de reação de evolução de oxigênio tridimensional núcleo-casca usando nitreto de metal de transição, com nanopartículas feitas de um composto de níquel-ferro-nitreto e nanobastões de níquel-molibdênio-nitreto em espuma de níquel porosa.

Primeiro autor Luo Yu, um pesquisador de pós-doutorado na UH que também é afiliado à Central China Normal University, disse que o novo catalisador de reação de evolução de oxigênio foi emparelhado com um catalisador de reação de evolução de hidrogênio relatado anteriormente de nanobastões de nitreto de níquel-molibdênio.

Os catalisadores foram integrados em um eletrolisador alcalino de dois eletrodos, que pode ser alimentado por calor residual por meio de um dispositivo termoelétrico ou por uma bateria AA.

As tensões de célula necessárias para produzir uma densidade de corrente de 100 miliamperes por centímetro quadrado (uma medida da densidade de corrente, ou mA cm ^-2 ) variou de 1,564 V a 1,581 V.

A tensão é significativa, Yu disse, porque embora uma tensão de pelo menos 1,23 V seja necessária para produzir hidrogênio, o cloro é produzido a uma tensão de 1,73 V, o que significa que o dispositivo deve ser capaz de produzir níveis significativos de densidade de corrente com uma tensão entre os dois níveis.