p Um avanço na divisão da água em suas partes pode ajudar a compensar a energia renovável, mesmo quando o sol não está brilhando e o vento não está soprando. p Usando energia solar e eólica quando estiver disponível para divisão de água, um processo que usa eletricidade para dividir H ₂ O em hidrogênio e oxigênio, oferece uma maneira de armazenar energia na forma de combustível de hidrogênio.

p Atualmente, o sistema mais popular usado para divisão de água, ou eletrólise da água, depende de metais preciosos como catalisadores, mas uma equipe de pesquisa colaborativa, incluindo cientistas do Laboratório Nacional de Los Alamos e da Washington State University, desenvolveu um sistema que usa materiais menos caros e mais abundantes. Eles descrevem o avanço em um artigo publicado em Nature Energy em 9 de março.

p "O atual sistema de eletrólise de água usa um catalisador muito caro. Em nosso sistema, usamos um catalisador à base de níquel-ferro, que é muito mais barato, mas o desempenho é comparável, "disse Yu Seung Kim, um cientista pesquisador do Laboratório Nacional de Los Alamos e autor correspondente no artigo.

p A maior parte da separação da água hoje é conduzida usando um equipamento chamado eletrolisador de água com membrana de troca de prótons, que gera hidrogênio em uma alta taxa de produção. É caro, e funciona em condições muito ácidas, requer catalisadores de metais preciosos, como platina e irídio, bem como placas de metal resistentes à corrosão feitas de titânio.

p A equipe de pesquisa trabalhou para resolver este problema dividindo a água sob a alcalina, ou básico, condições com um eletrolisador de membrana de troca aniônica. Este tipo de eletrolisador não necessita de um catalisador à base de metais preciosos. Na verdade, uma equipe liderada por Yuehe Lin, professor da Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais da WSU, criou um catalisador à base de níquel e ferro, elementos menos caros e mais abundantes no meio ambiente.

p A equipe de Lin compartilhou seu desenvolvimento com Kim em Los Alamos, cuja equipe, por sua vez, desenvolveu o ligante de eletrodo para usar com o catalisador. O ligante de eletrodo é um polímero condutor de hidróxido que liga catalisadores e fornece um ambiente de alto pH para reações eletroquímicas rápidas.

p A combinação do ligante de eletrodo desenvolvido em Los Alamos e do catalisador WSU aumentou a taxa de produção de hidrogênio para quase dez vezes a taxa dos eletrolisadores de membrana de troca aniônica anteriores, tornando-o comparável ao mais caro eletrolisador de membrana de troca de prótons.

p Cerca de 10 milhões de toneladas métricas de hidrogênio são produzidas atualmente nos Estados Unidos a cada ano, principalmente usando gás natural em um processo chamado reforma de gás natural, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA. O hidrogênio produzido a partir de um processo de separação da água alimentado por eletricidade de energia renovável traz muitos benefícios econômicos e ambientais, Lin disse.

p "A divisão da água é uma tecnologia limpa, mas você precisa de eletricidade para fazer isso, "disse Lin, que também é um autor correspondente no artigo. “Agora temos muita energia renovável, energia eólica e solar, mas é intermitente. Por exemplo, à noite não podemos usar energia solar, mas se durante o dia, podemos usar energia extra para convertê-lo em outra coisa, como hidrogênio, isso é muito promissor. "

p O mercado global de geração de hidrogênio deve atingir US $ 199,1 bilhões em 2023. Os mercados potenciais para a energia do hidrogênio incluem tudo, desde a conversão de energia em massa e gerenciamento da rede elétrica até células de combustível para carros. Lin estima que existam aproximadamente 600 parques eólicos nos Estados Unidos prontos para conexões diretas com sistemas de eletrólise de água.