Um futuro movido a combustível livre de carbono depende de nossa capacidade de aproveitar e armazenar energia de fontes renováveis, mas intermitentes, como solar e eólica. Agora, um novo catalisador desenvolvido na University of Toronto Engineering dá um impulso a uma série de tecnologias de energia limpa que dependem da produção de hidrogênio a partir da água.

Além de ser um ingrediente-chave em tudo, desde combustível a fertilizantes, o hidrogênio tem grande potencial como meio de armazenamento de energia. A ideia seria usar eletricidade renovável para produzir hidrogênio a partir da água, então, mais tarde, reverta o processo em uma célula de combustível eletroquímica, resultando em energia limpa sob demanda.

"O hidrogênio é uma matéria-prima industrial extremamente importante, mas, infelizmente, hoje é derivado predominantemente de combustíveis fósseis, resultando em uma grande pegada de carbono, "diz o professor Ted Sargent, autor sênior em um artigo em Nature Energy que descreve o novo catalisador. "A eletrólise - divisão da água para produzir hidrogênio e oxigênio renováveis ​​- é uma tecnologia atraente, mas precisa de mais melhorias na eficiência, custo, e longevidade. Este trabalho oferece uma nova estratégia para perseguir esses objetivos criticamente importantes. "

O laboratório de Sargent está entre vários grupos de pesquisa em todo o mundo que competem para criar catalisadores que reduzem a quantidade de eletricidade necessária para dividir a água em hidrogênio e oxigênio. Atualmente, os catalisadores de melhor desempenho dependem da platina, um material de alto custo, e operar sob condições ácidas.

"Nosso novo catalisador é feito de cobre, níquel e cromo, que são todos mais abundantes e menos caros do que a platina, "diz Cao-Thang Dinh, um co-autor principal do artigo junto com seus colegas pesquisadores de pós-doutorado Pelayo Garcia De Arquer e Ankit Jain. "Mas o mais empolgante é que funciona bem em condições de pH neutro, o que abre uma série de possibilidades. "

A água do mar é a fonte de água mais abundante do planeta, Dinh aponta. Mas usar água do mar com catalisadores tradicionais sob condições ácidas exigiria que o sal fosse removido primeiro, um processo que consome muita energia. Operar em pH neutro evita o alto custo da dessalinização.

Também pode permitir o uso de microorganismos para fazer produtos químicos como metanol e etanol. “Existem bactérias que podem combinar hidrogênio e CO2 para produzir combustíveis de hidrocarbonetos, "diz Garcia De Arquer." Eles poderiam crescer na mesma água e absorver o hidrogênio à medida que ele está sendo feito, mas eles não podem sobreviver em condições ácidas. "

Usar energia renovável para converter CO2 residual em combustíveis ou outros produtos de valor agregado é o objetivo do NRG COSIA Carbon XPrize. Uma equipe do laboratório de Sargent está entre os cinco finalistas da competição internacional, disputando o grande prêmio de US $ 7,5 milhões.