O alumínio é um metal altamente reativo que pode retirar o oxigênio das moléculas de água para gerar gás hidrogênio. Seu uso generalizado em produtos que se molham não representa nenhum perigo porque o alumínio reage instantaneamente com o ar para adquirir uma camada de óxido de alumínio, que bloqueia outras reações.
Durante anos, os pesquisadores tentaram encontrar maneiras eficientes e econômicas de usar a reatividade do alumínio para gerar combustível de hidrogênio limpo. Um novo estudo realizado por pesquisadores da UC Santa Cruz mostra que um composto facilmente produzido de gálio e alumínio cria nanopartículas de alumínio que reagem rapidamente com a água à temperatura ambiente para produzir grandes quantidades de hidrogênio. O gálio foi facilmente recuperado para reutilização após a reação, o que rende 90% do hidrogênio que teoricamente poderia ser produzido a partir da reação de todo o alumínio do compósito.

"Nós não precisamos de nenhuma entrada de energia, e borbulha hidrogênio como um louco. Eu nunca vi nada parecido", disse o professor de química da UCSC Scott Oliver.

Oliver e Bakthan Singaram, professor de química e bioquímica, são autores correspondentes de um artigo sobre as novas descobertas, publicado em 14 de fevereiro na revista Applied Nano Materials .

A reação do alumínio e do gálio com a água é conhecida desde a década de 1970, e os vídeos são fáceis de encontrar online. Funciona porque o gálio, um líquido logo acima da temperatura ambiente, remove o revestimento passivo de óxido de alumínio, permitindo o contato direto do alumínio com a água. O novo estudo, no entanto, inclui várias inovações e novas descobertas que podem levar a aplicações práticas.

Um pedido de patente dos EUA está pendente nesta tecnologia.

Singaram disse que o estudo surgiu de uma conversa que teve com um estudante, o coautor Isai Lopez, que viu alguns vídeos e começou a experimentar a geração de hidrogênio de alumínio-gálio em sua cozinha doméstica.

"Ele não estava fazendo isso de uma maneira científica, então eu o coloquei com um estudante de pós-graduação para fazer um estudo sistemático. Achei que seria uma boa tese para ele medir a produção de hidrogênio de diferentes proporções de gálio e alumínio. ", disse Singaram.

Estudos anteriores usaram principalmente misturas ricas em alumínio de alumínio e gálio ou, em alguns casos, ligas mais complexas. Mas o laboratório de Singaram descobriu que a produção de hidrogênio aumentou com um composto rico em gálio. De fato, a taxa de produção de hidrogênio foi tão inesperadamente alta que os pesquisadores pensaram que deveria haver algo fundamentalmente diferente nessa liga rica em gálio.

Oliver sugeriu que a formação de nanopartículas de alumínio poderia explicar o aumento da produção de hidrogênio, e seu laboratório tinha o equipamento necessário para a caracterização em nanoescala da liga. Usando microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X, os pesquisadores mostraram a formação de nanopartículas de alumínio em um composto de gálio-alumínio 3:1, que eles descobriram ser a proporção ideal para a produção de hidrogênio.

Neste compósito rico em gálio, o gálio serve tanto para dissolver o revestimento de óxido de alumínio quanto para separar o alumínio em nanopartículas. "O gálio separa as nanopartículas e evita que elas se agreguem em partículas maiores", disse Singaram. "As pessoas têm lutado para fazer nanopartículas de alumínio, e aqui estamos produzindo sob condições normais de pressão atmosférica e temperatura ambiente."

Fazer o composto não exigia nada mais do que uma simples mistura manual.

"Nosso método usa uma pequena quantidade de alumínio, o que garante que tudo se dissolva na maioria do gálio como nanopartículas discretas", disse Oliver. "Isso gera uma quantidade muito maior de hidrogênio, quase completa em relação ao valor teórico baseado na quantidade de alumínio. Também facilita a recuperação do gálio para reutilização."

O compósito pode ser feito com fontes de alumínio prontamente disponíveis, incluindo papel alumínio ou latas usadas, e o compósito pode ser armazenado por longos períodos cobrindo-o com ciclohexano para protegê-lo da umidade.

Embora o gálio não seja abundante e seja relativamente caro, ele pode ser recuperado e reutilizado várias vezes sem perder a eficácia, disse Singaram. Resta ver, no entanto, se esse processo pode ser ampliado para ser prático para a produção comercial de hidrogênio. + Explorar mais

Examinando como o hidrogênio se comporta em ligas de alumínio