p Os catalisadores aceleram as reações químicas, mas a platina de metal amplamente usada é escassa e cara. Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven (TU / e), junto com os chineses, Pesquisadores cingapurianos e japoneses, já desenvolveram uma alternativa com uma atividade 20 vezes maior:um catalisador com nanocages ocos de uma liga de níquel e platina. O pesquisador da TU / e Emiel Hensen quer usar esse novo catalisador para desenvolver um eletrolisador do tamanho de um refrigerador de cerca de 10 megawatts no futuro. Os resultados serão publicados no dia 15 de novembro na revista. Ciência . p De 2050, o governo nacional pretende obter quase todas as necessidades de energia da Holanda de fontes sustentáveis, como o sol ou o vento. Como essas fontes de energia não estão disponíveis o tempo todo, é importante poder armazenar a energia gerada. Dada sua baixa densidade de energia, as baterias não são adequadas para armazenar grandes quantidades de energia. A melhor solução são ligações químicas, com o hidrogênio como a escolha de gás mais óbvia. Usando água, um eletrolisador converte (um excesso de) energia elétrica em hidrogênio, que pode ser armazenado. Num estado mais avançado, uma célula de combustível faz o oposto, converter o hidrogênio armazenado de volta em energia elétrica. Ambas as tecnologias requerem um catalisador para conduzir o processo.

p O catalisador que ajuda com essas conversões é - devido à sua alta atividade - feito principalmente de platina. Mas a platina é muito cara e relativamente escassa; um problema se quisermos usar eletrolisadores e células de combustível em grande escala. Professor de catálise TU / e, Emiel Hensen diz, "Colegas pesquisadores da China, portanto, desenvolveram uma liga de platina e níquel, que reduz custos e aumenta a atividade. "

p Um catalisador eficaz tem alta atividade; ele converte mais moléculas de água em hidrogênio a cada segundo. Hensen diz, "Na TU / e, investigamos a influência do níquel nas principais etapas da reação e, para tanto, desenvolvemos um modelo de computador baseado em imagens de um microscópio eletrônico. Com cálculos de química quântica, fomos capazes de prever a atividade da nova liga, e poderíamos entender por que esse novo catalisador é tão eficaz. "

p Testado com sucesso em uma célula de combustível

p Além da outra opção de metal, os pesquisadores também foram capazes de fazer mudanças significativas na morfologia. Os átomos no catalisador precisam se ligar às moléculas de água e / ou oxigênio para poder convertê-los. Mais locais de ligação, portanto, levarão a uma atividade mais elevada. Hensen diz, "Você quer disponibilizar o máximo de superfície de metal possível. Os nanocages ocos desenvolvidos podem ser acessados ​​tanto de fora como de dentro. Isso cria uma grande área de superfície, permitindo que mais material reaja ao mesmo tempo. "Além disso, Hensen demonstrou com cálculos químicos quânticos que as estruturas de superfície específicas dos nanocages aumentam ainda mais a atividade.

p Após cálculos no modelo de Hensen, Acontece que a atividade de ambas as soluções combinadas é 20 vezes maior do que a dos catalisadores de platina atuais. Os pesquisadores também encontraram esse resultado em testes experimentais em uma célula a combustível. "Uma crítica importante a muito trabalho fundamental é que ele funciona no laboratório, mas quando alguém o coloca em um dispositivo real, muitas vezes não funciona. Mostramos que este novo catalisador funciona em uma aplicação real. "

p A estabilidade de um catalisador deve ser tal que ele possa continuar a funcionar em uma casa ou carro movido a hidrogênio por muitos anos. Os pesquisadores, portanto, testaram o catalisador para 50, 000 'voltas' na célula de combustível, e viu uma diminuição insignificante na atividade.

p Eletrolisador em todos os distritos

p As possibilidades desse novo catalisador são múltiplas. Tanto na forma de célula a combustível quanto na reação reversa em um eletrolisador. Por exemplo, células de combustível são usadas em carros movidos a hidrogênio, enquanto alguns hospitais já têm geradores de emergência com células de combustível movidas a hidrogênio. Um eletrolisador pode ser usado, por exemplo, em parques eólicos no mar ou talvez mesmo ao lado de cada uma das turbinas eólicas. Transportar hidrogênio é muito mais barato do que transportar eletricidade.

p O sonho de Hensen vai mais longe. Ele diz, “Espero que em breve possamos instalar um eletrolisador em todos os bairros. Esse dispositivo do tamanho de uma geladeira armazena toda a energia dos painéis solares nos telhados do bairro durante o dia na forma de hidrogênio. Os gasodutos subterrâneos transportarão hidrogênio em futuro, e a caldeira de aquecimento central doméstico será substituída por uma célula a combustível, o último convertendo o hidrogênio armazenado de volta em eletricidade. É assim que podemos aproveitar ao máximo o sol. "

p Mas para que isso aconteça, o eletrolisador ainda precisa passar por um desenvolvimento considerável. Juntamente com outros pesquisadores TU / e e parceiros industriais da região de Brabant, Hensen está, portanto, envolvido no lançamento do instituto de energia de TU Eindhoven. O objetivo é aumentar os atuais eletrolisadores comerciais para um eletrolisador do tamanho de um refrigerador de cerca de 10 megawatts.