p Um dos maiores desafios para tornar a produção de hidrogênio limpa e barata tem sido encontrar um catalisador alternativo necessário para a reação química que produz o gás, um que é muito mais barato e abundante do que a platina muito cara e rara que é usada atualmente. Pesquisadores na Coréia agora encontraram uma maneira de 'cortar' em pequenas nanofitas uma substância barata e abundante que se encaixa no projeto, aumentando sua eficiência catalítica para, pelo menos, a da platina. p Os pesquisadores identificaram uma alternativa potencial de catalisador - e uma maneira inovadora de produzi-los usando 'tesouras' químicas - que poderia tornar a produção de hidrogênio mais econômica.

p A equipe de pesquisa liderada pelo professor Sang Ouk Kim, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, publicou seu trabalho em Nature Communications .

p É provável que o hidrogênio desempenhe um papel fundamental na transição limpa dos combustíveis fósseis e outros processos que produzem emissões de gases de efeito estufa. Há uma série de setores de transporte, como transporte marítimo de longa distância e aviação, que são difíceis de eletrificar e, portanto, exigem hidrogênio produzido de forma limpa como combustível ou como matéria-prima para outros combustíveis sintéticos neutros em carbono. Da mesma forma, É improvável que a produção de fertilizantes e o setor siderúrgico sejam "descarbonizados" sem hidrogênio barato e limpo.

p O problema é que o método mais barato de produzir gás hidrogênio é atualmente a partir do gás natural, um processo que produz o gás de efeito estufa dióxido de carbono - o que anula o propósito.

p Técnicas alternativas de produção de hidrogênio, como a eletrólise usando uma corrente elétrica entre dois eletrodos mergulhados na água para superar as ligações químicas que mantêm a água unida, assim, dividindo-o em seus elementos constituintes, oxigênio e hidrogênio estão muito bem estabelecidos. Mas um dos fatores que contribuem para o alto custo, além de ser extremamente intensivo em energia, é a necessidade do precioso e caro metal platina relativamente raro. A platina é usada como catalisador - uma substância que inicia ou acelera uma reação química - no processo de produção de hidrogênio.

p Como resultado, os pesquisadores há muito tempo buscam uma substituição para a platina - outro catalisador abundante na Terra e, portanto, muito mais barato.

p Dichalcogenetos de metais de transição, ou TMDs, em uma forma de nanomaterial, há algum tempo é considerado um bom candidato como substituto do catalisador para a platina. Estas são substâncias compostas por um átomo de um metal de transição (os elementos da parte intermediária da tabela periódica) e dois átomos de um elemento calcogênio (os elementos da terceira à última coluna da tabela periódica, especificamente enxofre, selênio e telúrio).

p O que torna os TMDs uma boa aposta como substituto da platina não é apenas o fato de serem muito mais abundantes, mas também seus elétrons são estruturados de uma forma que dá um impulso aos eletrodos.

p Além disso, um TMD que é um nanomaterial é essencialmente uma folha superfina bidimensional com apenas alguns átomos de espessura, assim como o grafeno. A natureza ultrafina de uma nanofolha de TMD 2-D permite que muito mais moléculas de TMD sejam expostas durante o processo de catálise do que seria o caso em um bloco do material, assim, dando início e acelerando ainda mais a reação química de produção de hidrogênio.

p Contudo, mesmo aqui, as moléculas de TMD são reativas apenas nas quatro bordas de uma nanofolha. No interior do apartamento, não está acontecendo muito. A fim de aumentar a taxa de reação química na produção de hidrogênio, a nanofolha precisaria ser cortada em tiras muito finas, quase unidimensionais, criando assim muitas arestas.

p Em resposta, a equipe de pesquisa desenvolveu o que são, em essência, um par de tesouras químicas que podem cortar o TMD em tiras minúsculas.

p "Até agora, as únicas substâncias que alguém conseguiu transformar nessas 'nanofitas' são o grafeno e o fosforeno, "disse Sang Professor Kim, um dos pesquisadores envolvidos na concepção do processo.

p "Mas ambos são compostos de apenas um elemento, por isso é bastante simples. Descobrir como fazer isso para TMD, que é feito de dois elementos seria muito mais difícil. "

p A 'tesoura' compreende um processo de duas etapas envolvendo primeiro a inserção de íons de lítio na estrutura em camadas das folhas TMD, e, em seguida, usar ultrassom para causar uma 'descompactação' espontânea em linhas retas.

p "Funciona como quando você divide uma tábua de madeira compensada:quebra facilmente em uma direção ao longo do grão, "A professora Kim continuou." Na verdade, é muito simples.

p Os pesquisadores então tentaram com vários tipos de TMDs, incluindo aqueles feitos de molibdênio, selênio, enxofre, telúrio e tungstênio. Tudo funcionou tão bem, com uma eficiência catalítica tão eficaz quanto a da platina.

p Devido à simplicidade do procedimento, este método deve ser capaz de ser usado não apenas na produção em grande escala de nanofitas TMD, mas também para fazer nanofitas semelhantes a partir de outros materiais 2-D multi-elementares para fins que vão além da produção de hidrogênio.