Uma equipe internacional de cientistas, incluindo pesquisadores da **Universidade Federal do Sul (SFedU)** na Rússia, desenvolveu um novo material mais econômico para a produção de hidrogênio a partir da água. Os detalhes desta descoberta revolucionária foram publicados na renomada revista **Nature Communications**.
Uma gota de água, recurso fundamental para a produção de hidrogênio.
Conforme observado pelos especialistas da SFedU, o hidrogênio é uma das fontes de energia mais promissoras e ecológicas. Sua produção envolve a decomposição eletroquímica da água em hidrogênio e oxigênio, um processo que requer catalisadores para acelerar a reação e torná-la viável.
Tradicionalmente, a reação de evolução de oxigênio utiliza **irídio (Ir)**, um elemento raro na crosta terrestre. Sua extração e processamento são associados a altos custos energéticos e financeiros, conforme informado por **Mikhail Soldatov**, professor associado do Instituto Internacional de Pesquisa de Materiais Inteligentes da SFedU.
Como alternativa ao irídio, cientistas da SFedU e seus colegas chineses propuseram o uso de **rutênio**. Este elemento é significativamente mais abundante (5 a 10 vezes mais) e já é amplamente utilizado em diversas áreas, incluindo medicina, eletrônica e indústria química. Pequenas quantidades de outros elementos foram adicionadas à composição do novo catalisador para otimizar suas propriedades.
Mikhail Soldatov explicou a essência do processo, comparando o catalisador a um ímã que retém temporariamente os produtos da reação. Ele observou que um catalisador excessivamente “forte” liga as partículas intermediárias com muita firmeza, desacelerando o processo, enquanto um “fraco” não consegue retê-las adequadamente. Os pesquisadores alcançaram um “meio-termo dourado” ajustando precisamente a polaridade da ligação rutênio-oxigênio (Ru–O) pela introdução de átomos de metais de terras raras. Isso otimizou a força de interação, garantindo que a reação de evolução de oxigênio ocorresse de forma fácil e estável.
Mikhail Soldatov, um dos pesquisadores envolvidos no desenvolvimento do novo catalisador.
Segundo o cientista, o novo catalisador reduzirá significativamente o consumo de energia em sistemas projetados para converter água em combustível. Isso também levará à diminuição do desgaste do equipamento e à redução do superaquecimento dos componentes, garantindo uma reação de produção de oxigênio mais estável e eficiente.
Soldatov enfatizou a importância do desenvolvimento, afirmando: “Este catalisador diminui a sobretensão na reação de evolução de oxigênio em dezenas de milivolts, o que é crucial para a energia do hidrogênio, onde cada milivolt é importante. O valor de sobretensão de 214 mV alcançado é superior à maioria dos catalisadores baseados em óxido de rutênio, que são frequentemente menos ativos e estáveis.”
Em pesquisas futuras, a equipe de cientistas planeja focar no desenvolvimento de catalisadores para outros processos tecnológicos cruciais para o futuro.
Esta pesquisa foi possível graças ao apoio da Fundação Científica Russa (Projeto Nº 24-43-00215) e faz parte das iniciativas do Laboratório de Fronteira `Nanometrologia Espectroscópica de Raios-X` do Instituto Internacional de Pesquisa de Materiais Inteligentes da SFedU. Este laboratório foi criado no âmbito do projeto estratégico da SFedU `Tecnologias de ciclo completo para o desenvolvimento expresso de materiais funcionais com gerenciamento de inteligência artificial` do programa `Prioridade-2030` (projeto nacional `Juventude e Crianças`).
