Tecnologia Científica

Nova visão traz o hidrogênio sustentável um passo mais perto
Durante anos, houve um debate acalorado na literatura: como acelerar a produção eletroquímica de hidrogênio em eletrodos de platina em um ambiente alcalino?
Por Bryce Benda - 20/10/2020


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Os químicos de Leiden, Marc Koper e Ian McCrum, descobriram que o grau em que um metal se liga ao átomo de oxigênio da água é decisivo para quão bem ocorre a conversão química da água em hidrogênio molecular. Essa percepção ajuda a desenvolver melhores catalisadores para a produção de hidrogênio sustentável, uma importante matéria-prima para a indústria química e o combustível necessário para carros movidos a hidrogênio ecologicamente corretos. Publicação na Nature Energy .

Durante anos, houve um debate acalorado na literatura: como acelerar a produção eletroquímica de hidrogênio em eletrodos de platina em um ambiente alcalino? O químico Ian McCrum assistiu de lado e concluiu que parte do debate foi causada pelo fato de os debatedores estarem olhando para eletrodos ligeiramente diferentes, tornando os resultados incomparáveis. É hora de mudar isso, pensou McCrum, que na época era um LEaDing Fellow no grupo do professor Marc Koper.

Cristal de platina

McCrum, que agora trabalha na América, usou um cristal especial de platina. Para entender o que há de tão especial neste cristal, precisamos dar um zoom na superfície da platina. Não é plano e liso, mas irregular, com pequenos degraus e dobras. E é precisamente nessas irregularidades que ocorrem as reações químicas. McCrum projetou o cristal especial de forma que a superfície tenha o mesmo número dessas irregularidades em todo o cristal. Ele então decorou as bordas com diferentes metais, como rutênio e molibdênio. Desta forma, ele garantiu que todos os eletrodos tivessem exatamente a mesma estrutura atômica , mas cada vez com um metal diferente nas bordas. Isso lhe permitiu variar a interação do eletrodo com o átomo de oxigênio da água de forma sistemática e bem definida.

As medições então começaram, com um resultado surpreendente. Marc Koper diz: "Nossa descoberta é que parece haver uma ligação clara entre a atividade do eletrodo para produzir hidrogênio e o grau em que o metal na borda se liga ao átomo de oxigênio da água." Este último também é conhecido como oxofilicidade, com oxofílico significando literalmente amante do oxigênio. “Nós até encontramos um ótimo para essa oxofilicidade”, diz Koper. "Agora estabelecemos definitivamente que a oxofilicidade da superfície desempenha um papel muito importante na eletrólise." Os cientistas também desenvolveram um modelo para explicar a existência desse ótimo.

Rumo ao hidrogênio sustentável

Os resultados são um grande avanço no debate científico. Koper diz: "Este novo conhecimento é importante em nosso campo. Como encontramos um ótimo em oxofilicidade, podemos buscar mais especificamente os melhores catalisadores para a produção sustentável de hidrogênio."

 

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