O hidrogênio é considerado a fonte de energia verde mais próxima, pois emite apenas oxigênio e água. Existem diferentes métodos para a produção de hidrogênio cinza, azul e verde. O processo e o tipo de hidrogênio produzido dependem da fonte de energia e da emissão de carbono. Dentre esses, a produção de hidrogênio verde é o método mais ecológico, sem emissões de CO2. Assim, pesquisadores buscam maneiras de aprimorar a produção de hidrogênio verde a partir de MXenes ativos.
Uma equipe de pesquisa do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST), liderada pelo Dr. Albert Sung Soo Lee, em colaboração com o grupo do Professor Chong Min Koo da Universidade Sungkyunkwan, desenvolveu um MXene à base de molibdênio oxidativamente estável como suporte de eletrocatalisador em eletrolisadores de água com membrana de troca aniônica.
O relatório publicado recentemente destaca a estabilidade do MXene em condições oxidativas de alta voltagem . O experimento demonstra que o MXene pode ser utilizado como material de eletrodo na reação de evolução de oxigênio para a produção de hidrogênio verde. Isso também pode reduzir o custo de produção.
Produção de hidrogênio verde e necessidade de MXene
É necessária muita energia para dividir a água em moléculas de hidrogênio e oxigênio. Um catalisador com pequenas partículas em nanoescala fornecendo uma área de superfície maior para a reação pode diminuir a energia necessária para o processo.
No entanto, a eficiência da produção de hidrogênio reduz ao longo do tempo, à medida que as partículas do catalisador se aglomeram. Para evitar isso, o carbono é usado principalmente como um cátodo, mas ele oxida para CO2 durante a reação de oxidação do ânodo.
Assim, Mxene, os nanomateriais são usados como suportes. Como são compostos de átomos de metal (Mo, Ti, Ta, Hf, etc.) e átomos de carbono ou nitrogênio, eles exibem propriedades eletricamente condutoras. Além disso, eles têm uma nanoestrutura 2D que é adequada para suportar o catalisador. Essas características os tornam favoráveis para a produção de hidrogênio.
Em outra pesquisa, os pesquisadores da UT estão desenvolvendo combustível de hidrogênio a partir de rochas ricas em ferro.
Destaques: Produção aprimorada de hidrogênio verde a partir de MXenes ativos
- MXenes são baseados em titânio e, devido à sua natureza atômica, oxidam facilmente em água. Isso levou à desvantagem inerente do catalisador de ser incapaz de manter alta condutividade elétrica.
- Para superar essa limitação, a equipe desenvolveu um MXene à base de carboneto de molibdênio como catalisador de suporte.
- O MXene à base de molibdênio cria ligações fortes entre átomos de molibdênio e materiais ativos de cobalto na superfície.
- A produção de hidrogênio é aumentada em 2.45 vezes devido às ligações químicas resultantes da reação.
- A durabilidade das células melhora em 10 vezes em comparação aos resultados do mais recente MXene à base de titânio (que foi inferior a 40 horas).
- A nova abordagem reduz o custo de produção de hidrogênio verde.
- Ele será aplicado em usinas de produção de hidrogênio em larga escala e em usinas de energia.
Mais um avanço em energia verde: catalisador reduz o uso de irídio em 95% em eletrolisadores de hidrogênio.
O Dr. Albert Sung Soo Lee, do KIST, afirma: "Ao controlar os elementos que compõem o MXene, conseguimos encontrar candidatos adequados para ambientes de produção de hidrogênio verde e, por meio disso, garantimos um suporte de MXene estável em um ambiente oxidante."
“No futuro, contribuiremos para a revitalização da economia baseada no hidrogênio, desenvolvendo catalisadores de eletrodo geradores de oxigênio com eficiência catalítica e durabilidade”, acrescentou o Dr. Lee.
