A água do mar pode ser a alimentação perfeita para o combustível sustentável:é renovável, abundante, econômica e contém exatamente os ingredientes certos para produzir hidrogênio de alta qualidade. A desvantagem é que contém ingredientes menos desejáveis, como o cloro, que dificultam a tecnologia de conversão. Uma equipe de pesquisa internacional pode ter desenvolvido uma plataforma de processamento alternativa que colhe todos os benefícios sem os problemas causados ​​pelo cloro de tentativas anteriores.
Eles publicaram seus resultados em 6 de setembro de 2022 na Nano Research Energy .

“A eletrólise da água do mar é uma abordagem extremamente atraente para a coleta de energia limpa de hidrogênio, mas espécies de cloro prejudiciais, como cloreto ou hipoclorito, causam corrosão severa no ânodo”, disse o autor correspondente Xuping Sun, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia Eletrônica da China. e na Universidade Normal de Shandong.

A eletrólise envolve aplicar uma carga elétrica à água e dividir seus constituintes, produzindo hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio pode ser usado como combustível limpo que emite apenas água enquanto queima, em vez do nocivo dióxido de carbono liberado pelos combustíveis fósseis. O cátodo, ou eletrodo negativo, atrai o OH ^- e os ajuda a se reduzir em moléculas-alvo de dois átomos de hidrogênio.

Simultaneamente, o ânodo, ou eletrodo positivo, puxa as moléculas carregadas negativamente e lhes dá elétrons, fazendo com que oxidem. Na eletrólise da água do mar, no entanto, o ânodo também atrai elementos de cloro carregados negativamente, que competem com o OH ^- e pode corroer o eletrodo além do uso.

Os eletrodos usados ​​na eletrólise podem ser feitos de uma variedade de óxidos de metais nobres, óxidos sem metais nobres e óxidos multimetálicos, de acordo com Sun, mas quase todos resultam na mesma competição e problemas de corrosão com o cloreto.

"Entre as opções de materiais, os hidróxidos duplos em camadas são verificados como uma alternativa promissora para as reações desejadas devido à sua composição ajustável, custos mais baixos e boas atividades catalíticas", disse Sun.

Os materiais de hidróxidos duplos em camadas são cristais lamelares semelhantes a brucita compostos de camadas hospedeiras positivas e camadas intermediárias de balanceamento de carga. Essas duas camadas intercalam a água e as partículas atraídas negativamente, como o cloreto.

"Pesquisas anteriores em nosso grupo e em outros demonstraram que os hidretos duplos de níquel-ferro oferecem atividade catalítica promissora e reações de oxidação seletiva, mas a vida útil do material requer melhorias", disse Sun. "Isso pode ser feito inibindo reações colaterais, como corrosão por cloreto, e melhorando a troca de OH ^- , mas a estabilidade a longo prazo de pelo menos 100 horas para uma grande densidade de corrente raramente foi alcançada neste material."

Para obter um eletrodo mais estável, os pesquisadores desenvolveram uma matriz de hidreto duplo em camadas de níquel-ferro em tecido de carbono, com partículas de benzoato – mais conhecidas como conservantes de alimentos quando usadas com sódio – inseridas nas camadas.

“Neste trabalho, relatamos que a abordagem atinge a eletrólise de oxidação da água do mar eficiente e estável”, disse Sun. "Curiosamente, os íons de benzoato carregados negativamente não apenas atuam como um inibidor de corrosão com resistência contra cloro (eletro)química prejudicial, mas como um aceptor de prótons para aliviar a queda de pH da solução local ao redor do eletrodo de dupla camada de hidretos".

Além disso, os íons benzoato também expandem o espaçamento entre as camadas do material, permitindo que os eletrólitos penetrem e se difundam através dele. A plataforma pode realizar eletrólise satisfatória ininterrupta por 100 horas sem sofrer alterações estruturais óbvias, de acordo com Sun.

"Este projeto atende com sucesso as múltiplas necessidades de um ânodo para a oxidação da água do mar eficiente e estável", disse Sun. “Este trabalho não apenas nos fornece um catalisador robusto para eletrólise de oxidação de água do mar altamente ativa, mas também pode abrir um caminho interessante para a engenharia de superfície de materiais catalisadores anódicos com maior durabilidade”. + Explorar mais

Produzindo hidrogênio a partir da água do mar