Equipe de pesquisa desenvolve catalisador que pode purificar esgoto municipal e, ao mesmo tempo, aumentar a eficiência da geração de hidrogênio
Esquema representando a reação catalítica idealizada pela equipe, catalisando a reação de oxidação da uréia. Crédito:POSTECH Os investigadores desenvolveram um novo catalisador que visa aumentar a eficiência das reações que utilizam esgotos municipais contaminados para produzir hidrogénio – uma fonte de energia verde.
A pesquisa deles foi recentemente apresentada em Advanced Functional Materials .
Com as crescentes preocupações ambientais relacionadas com a poluição associada aos combustíveis fósseis, o hidrogénio tem despertado cada vez mais interesse. A tecnologia de eletrólise da água é um processo sustentável que aproveita a água abundante da Terra para produzir hidrogênio. No entanto, a reacção simultânea de evolução do oxigénio durante a produção de hidrogénio é notavelmente lenta, resultando numa eficiência de conversão de energia consideravelmente baixa.
Ultimamente, a comunidade académica tem abordado esta questão integrando a reação de oxidação da ureia com a reação de geração de hidrogénio. A ureia, um poluente encontrado na urina, liberta uma quantidade significativa de energia durante o seu processo de oxidação, oferecendo um meio potencial para aumentar a eficiência da geração de hidrogénio e a purificação das águas residuais dos sanitários.
Em última análise, é necessário encontrar um catalisador que possa conduzir eficazmente a reação de oxidação da ureia, amplificando assim a eficiência da geração de hidrogénio e do tratamento de águas residuais.
Em busca de maior eficiência na reação de oxidação da ureia, a equipe criou um catalisador conhecido como oxalato de níquel-ferro (O-NFF). Este catalisador combina ferro (Fe) e oxalato em níquel (Ni) metálico, resultando em uma área superficial expansiva caracterizada por partículas de tamanho nanométrico em forma de fragmento. Esta propriedade única permite que o catalisador adsorva mais reagentes, facilitando uma reação acelerada de oxidação da ureia.
Em experimentos, o catalisador O-NFF desenvolvido pela equipe reduziu com sucesso a voltagem necessária para a geração de hidrogênio para 1,47 V RHE (a 0,5 A/cm
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) e exibiu alta taxa de reação mesmo quando testado em solução mista de hidróxido de potássio (1 M) e ureia (0,33 M) com inclinação Tafel de 12,1 mV/dec.
Os pesquisadores validaram ainda mais a eficácia do catalisador, confirmando sua promoção da reação de oxidação da ureia por meio de espectroscopia de absorção de fotoelétrons/raios X usando um acelerador de fótons de radiação.
Professor Kangwoo Cho e Ph.D. a candidata Jiseon Kim, da Divisão de Ciência e Engenharia Ambiental da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), colaborou com o Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) para este estudo.
Cho, que liderou a pesquisa, afirmou:"Desenvolvemos um catalisador capaz de purificar o esgoto municipal e, ao mesmo tempo, aumentar a eficiência da produção de hidrogênio, uma fonte de energia verde. Prevemos que os catalisadores O-NFF, sintetizados a partir de metais e produtos orgânicos, contribuirão para a melhoria da eficiência da produção de hidrogênio por eletrólise industrial."
