Magnetismo aumenta produção de hidrogênio em catalisadores modelo
Esquema das diferentes direções de campo durante experimentos de aplicação em campo externo. A direção de rotação da amostra é mostrada ao lado da orientação relativa da amostra às linhas de campo do ímã, onde IP e OOP representam a configuração onde as linhas de campo na amostra são, respectivamente, paralelas ou perpendiculares à superfície. Crédito:Revisões de Física Aplicada (2024). DOI:10.1063/5.0174662 Pesquisadores da Universidade de Twente mostraram como melhorar a eficiência da produção de hidrogênio em uma configuração experimental. Eles mostraram que a ordem magnética das moléculas desempenha um papel crítico.
Na busca pelo hidrogênio verde, é essencial o projeto de materiais catalisadores eficientes que aumentem a eficiência e a velocidade da reação química que produz o hidrogênio (verde). Teoricamente, vários estudos já implicavam que as propriedades magnéticas do catalisador afetam esta eficiência e velocidade. No entanto, as evidências experimentais para estas melhorias têm sido escassas, especialmente para o papel das propriedades magnéticas que existem sem campos magnéticos externos – até agora.
Os pesquisadores alinharam os “spins” magnéticos dos átomos no catalisador enquanto a reação acontecia. Eles viram que o alinhamento de todos esses minúsculos ímãs aumentava a velocidade da reação. “Embora estejamos a trabalhar numa escala fundamental, esta investigação pode ter implicações importantes para a produção eficiente de hidrogénio”, diz a primeira autora Emma van der Minne. As descobertas foram publicadas na revista Applied Physics Reviews. .
Para alinhar os spins magnéticos enquanto a reação ocorria, os pesquisadores usaram uma abordagem simples. Van der Minne explica:“Diminuímos a temperatura durante a reação. Ao comparar as mudanças na velocidade da reação durante esta diminuição para dois catalisadores com um estado magnético diferente, descobrimos que a atividade é realmente aumentada por esta chamada ordem magnética. O facto de isto acontecer mesmo sem a aplicação de um campo magnético não estava claro antes. A nossa investigação dá-nos assim novas formas de melhorar o design de catalisadores na produção de hidrogénio em larga escala."
Mas isso não é tudo. Os pesquisadores também descobriram que, se aplicassem um campo magnético externo, o catalisador tornaria seu trabalho ainda melhor. A direção desse campo magnético era importante. Tinha que se alinhar perfeitamente com as propriedades magnéticas do material. Compreender como o magnetismo dentro do catalisador e a sua reação aos campos magnéticos externos afetam as reações envolvidas na produção de hidrogénio nos aproxima um passo de um futuro mais verde.
