Conceptualização gráfica do aumento magnético da separação da água. Crédito:ICIQ
A humanidade entrou em território desconhecido:CO atmosférico 2 os níveis atingiram um recorde de 415 ppm pela primeira vez na história humana. A necessidade de encontrar uma alternativa sustentável para o CO 2 -produzir combustíveis é urgente. Uma das fontes energéticas mais promissoras e ecologicamente corretas é o hidrogênio gerado pela divisão da água, a reação em que a água é quebrada em oxigênio e hidrogênio. Agora, pesquisadores do Instituto de Pesquisa Química da Catalunha estão trazendo esta economia do hidrogênio um passo mais perto de uma forma inesperada.
Em um artigo publicado em Nature Energy , cientistas dos grupos de Galán-Mascarós e López relatam o uso de um ímã para aumentar diretamente a produção de hidrogênio em água alcalina por meio de eletrólise. "A simplicidade da descoberta abre novas oportunidades para implementar o aprimoramento magnético na divisão da água. Além disso, o baixo custo da tecnologia a torna adequada para aplicações industriais, "diz Felipe A. Garcés-Pineda, primeiro autor do artigo.
Atração magnética
Os pesquisadores relatam que a presença de um campo magnético externo induzido pela aproximação de um ímã de neodímio ao eletrolisador estimula a atividade eletrocatalítica no ânodo em alguns casos, aumentando a produção de hidrogênio em duas vezes. Os cientistas relatam que o campo magnético afeta diretamente o caminho da reação, permitindo a conservação do spin do catalisador ativo, o que, por sua vez, favorece o alinhamento de spin paralelo dos átomos de oxigênio durante a reação. Devido ao campo magnético externo, esta polarização geral de spin melhora a eficiência do processo. "Isso demonstra que há muito a aprender com os mecanismos de reação íntimos que ocorrem nos eletrocatalisadores e abre novas maneiras de superar as limitações dos sistemas de última geração, "diz Núria López, Líder do grupo ICIQ e coautor do manuscrito.
Bolhas de hidrogênio formadas através da reação de divisão da água via intensificador magnético. Crédito:ICIQ
Há um aumento observável na formação de bolhas de hidrogênio quando o ímã é aproximado do ânodo. Crédito:ICIQ
Os pesquisadores estudaram uma variedade de catalisadores em condições de trabalho idênticas e relataram que o aumento da atividade catalítica é proporcional à natureza magnética dos catalisadores usados para conduzir a reação de divisão da água. Assim, NiZnFe 4 O x , uma ferrita altamente magnética, exibiu o maior efeito de realce quando apresentado com um campo magnético. Esta ferrita também pode ligar-se magneticamente a um suporte de metal de níquel, restringindo a necessidade de usar aglutinantes para anexar catalisadores a um suporte físico.
Grande ciência para grandes problemas
“O desafio para uma economia de hidrogênio não é apenas científico, "explica José Ramón Galán-Mascarós, Líder do grupo ICIQ e autor correspondente do artigo. Ele diz que encontrar soluções tecnológicas que evitem o uso de metais nobres, como platina ou irídio, é o verdadeiro desafio. Também é necessário tornar viável o ciclo de energia do hidrogênio. Uma vez que os metais nobres são caros e extremamente escassos, seu uso limita a ampliação das tecnologias para produção em massa. Em vez de, os cientistas estão procurando alternativas abundantes na Terra, que oferecem um desempenho muito bom em condições alcalinas e permitem um dimensionamento economicamente viável.
"Após décadas de pesquisa científica, o problema ainda está em andamento e é grande o suficiente para não esperar soluções fáceis. O desafio de fazer combustíveis sustentáveis requer um esforço multidisciplinar, e finalmente, colaboração internacional, “conclui Galán Mascarós.
