Hidrogênio verde e barato
Já é possível deixar de lado a rara e cara platina para produzir hidrogênio, considerado o combustível limpo do futuro – mesmo queimado, o hidrogênio só libera água como subproduto.
Como quase a totalidade do hidrogênio hoje é produzida a partir de combustíveis fósseis – pela reforma do metano -, tem havido um grande esforço rumo ao hidrogênio solar, que pode quebrar a molécula de água usando energia solar. O problema é que isso tipicamente exige o uso da platina como catalisador, o que encarece demais o processo e limita sua ampliação em escala mundial, já que as reservas de platina são muito escassas.
Alexandre Holmes e colegas da África do Sul e da Suécia descobriram agora uma rota para produzir gás hidrogênio de forma eficiente e completamente sem platina.
Em vez do metal raro, o processo utiliza minúsculas partículas de plástico eletricamente condutoras. Imersas em água, as partículas interagem tanto com a luz solar quanto com o ambiente ao seu redor.
“Ao aplicar um projeto de materiais avançado às nossas partículas de plástico condutor, podemos produzir hidrogênio de forma eficiente e sustentável sem platina, a um custo radicalmente menor e com um desempenho que pode até superar os sistemas à base de platina,” disse o professor Holmes, da Universidade de Uppsala.
Catalisadores de polímeros conjugados
A chave para a nova rota de produção de hidrogênio está no projeto do plástico eletricamente condutor usado no processo. Esse tipo de plástico, conhecido como polímero conjugado, absorve luz de forma eficiente, mas geralmente não se dá bem com a água.
A equipe superou essa deficiência ajustando as propriedades do material em nível molecular. “Também desenvolvemos uma maneira de moldar o plástico em nanopartículas que podem aprimorar as interações com a água e impulsionar o processo de conversão de luz em hidrogênio. A melhoria vem de cadeias poliméricas mais espaçadas e hidrofílicas dentro das partículas,” detalhou Holmes.
As demonstrações iniciais em escala de laboratório mostraram uma produção de 30 litros de hidrogênio no período de 1 hora usando apenas 1 grama do catalisador polimérico.
“Eliminar a necessidade de platina neste sistema é um passo importante rumo à produção sustentável de hidrogênio para a sociedade. Agora estamos começando a explorar materiais e estratégias com o objetivo de realizar a eletrólise da água sem aditivos. Isso levará mais alguns anos, mas acreditamos que estamos no caminho certo,” disse o professor Ergang Wang, da Universidade de Tecnologia Chalmers.
Bibliografia:
Artigo: Highly Efficient Platinum-Free Photocatalytic Hydrogen Evolution From Low-cost Conjugated Polymer Nanoparticles
Autores: Alexandre Holmes, Jingwen Pan, Li Wang, Leandro Franco, Rafael R. Bicudo, Bo Albinsson, C. Moyses Araujo, Weiguo Zhu, Dongbo Wang, Thuc-Quyen Nguyen
Revista: Advanced Materials
Vol.: 37, Issue40
DOI: 10.1002/adma.202507702