Eficiência em Catalisadores de Hidrogênio: Inovação na Produção Sustentável
Uma pesquisa do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), publicada no periódico Electrochimica Acta, revelou que cientistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) conseguiram aumentar significativamente a eficiência de catalisadores de baixo custo através da introdução de defeitos em sua estrutura.
O CINE é uma parceria entre a FAPESP e a Shell, estabelecido em 2018 e localizado na Unicamp, na Universidade de São Paulo (USP) e na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), contando com a colaboração de outras oito instituições brasileiras.
### Produção de Hidrogênio com Baixa Emissão de Carbono
A divisão da molécula de água usando energia de fontes renováveis se destaca como a metodologia mais promissora para a produção de hidrogênio com mínima emissão de carbono. Nesse processo, duas reações ocorrem simultaneamente: o desprendimento de oxigênio e de hidrogênio. Para que este processo seja eficaz, é crucial contar com catalisadores de alta performance, especialmente para a reação de desprendimento de oxigênio, que é consideravelmente lenta. Atualmente, os custos desses catalisadores representam entre 20% e 30% do custo total do hidrogênio obtido, tornando o desenvolvimento de soluções eficientes e econômicas um desafio central na pesquisa científica.
### Catalisadores de Baixo Custo e Alta Performance
Os pesquisadores optaram por utilizar “análogos do azul da Prússia”, catalisadores feitos de metais e cianetos, que são abundantes e de custo acessível. No entanto, seu desempenho é frequentemente limitado por uma baixa concentração de locais ativos para a catálise.
Com uma abordagem eletroquímica, os cientistas da Unicamp removeram cianetos desses materiais, criando vacâncias em sua estrutura. “Esses ‘defeitos’ podem ser bastante benéficos, pois alteram ligeiramente a estrutura do material, criando mais espaços ativos onde reações químicas podem ocorrer de forma mais eficiente”, explica Juliano Bonacin, professor do Instituto de Química da Unicamp.
### Resultados Promissores na Reação de Desprendimento de Oxigênio
Os materiais ativados foram testados como catalisadores na reação de desprendimento de oxigênio, mostrando resultados promissores: catalisadores com 30% mais defeitos conseguiram gerar 32% mais oxigênio em comparação ao material original. As vacâncias foram analisadas em detalhes no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, parte do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), o que ajudou a elucidar os mecanismos por trás dos resultados obtidos.
De acordo com Bonacin, os novos catalisadores representam um avanço significativo em direção à produção de hidrogênio de baixo carbono em grande escala, embora a aplicação prática fora do ambiente de laboratório ainda não tenha sido explorada. Ele ressalta que “os resultados obtidos indicam um progresso concreto em direção a tecnologias industriais mais acessíveis e sustentáveis”.
### Financiamento e Apoio à Pesquisa
O trabalho recebeu financiamento da FAPESP por meio de vários projetos, incluindo 14/50867-3 e 17/11986-5. O estudo também contou com suporte da Shell e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), além do apoio estratégico da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).
Leia o artigo completo intitulado Electrochemical generation of unconventional cyanide vacancies to boost the catalytic performance of Co-Prussian Blue on oxygen evolution reaction under mild conditions em: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2025.146327.
Informações da Agência FAPESP
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