Foi desenvolvido um catalisador que pode produzir hidrogênio a partir da amônia, para a geração de energia limpa.
Fonte: SciTechDaily (traduzido para o Português)
Cientistas desenvolveram um catalisador inovador para a geração de hidrogênio a partir da amônia, que se torna mais eficiente com o uso contínuo. Analisando a estrutura atômica, eles identificaram mudanças fundamentais que aprimoraram o desempenho com o passar do tempo.
Uma equipe colaborativa da Escola de Química da Universidade de Nottingham, junto com pesquisadores da Universidades de Birmingham e de Cardiff, criaram um novo material feito de nanoaglomerado de átomos de rutênio em uma camada de carbono. Estes nanoaglomerados de rutênio reagem com amônia, catalisando a quebra desta em hidrogênio e nitrogênio, um passo crucial para a produção do hidrogênio verde. Este trabalho inovador foi relatado hoje, no dia 9 de Janeiro, na Chemical Science, o principal periódico da Sociedade Real de Química.
Post sobre o grafenoClique aqui
Com a sua alta densidade de energia volumétrica, a amônia promete ser um transportador de energia sem carbono, que pode impulsionar uma nova economia sustentável no futuro próximo. Encontrar métodos rápidos e eficientes de dividir a amônia em hidrogênio (H_{2}) e nitrogênio (N_{2}) é essencial. Enquanto a desativação do catalisador é comum, é raro um catalisador se tornar mais ativo com o uso. Portanto, entender os mecanismos no nível atômico por trás das mudanças no catalisador é crítico para o projeto da próxima geração de catalisadores heterogêneos.
Dr. Jesum Alves Fernandes, um professor associado da Escola de Química da Universidade de Nottingham e co-líder da equipe de pesquisa, explicou: “Catalisadores tradicionais consistem em nanopartículas, os quais a maioria dos átomos é inacessível para as reações. Nossa aproximação começa com átomos individuais que se juntam em aglomerados em um tamanho desejado. Portanto, nós podemos parar o crescimento dos aglomerados quando chegam a 2 ou 3 nm^{2}, garantindo que a maioria dos átomos permaneça na superfície e disponível para reações químicas. Neste trabalho, nós aproveitamos esta abordagem para crescer nanoaglomerados de rutênio a partir dos átomos em um suporte de carbono.”
Os pesquisadores empregaram pulverização catódica de magnetron, para gerar um fluxo de átomos de metal para construir o catalisador. Maximizando a área de superfície do catalisador, este método garante o uso mais eficiente de elementos raros como o rutênio (Ru).
Os cientistas descobriram que os átomos de rutênio, inicialmente desordenados na superfície do carbono, se rearranjam em nanopirâmides com degraus. As nanopirâmides demonstraram estabilidade notável por muitas horas, durante a reação a altas temperaturas. Eles evoluem continuamente para maximizar a densidade de locais ativos, aumentando a produção de hidrogênio a partir da amônia. Este comportamento explica as características únicas de autoaprimoramento do catalisador.
Esta invenção marca um grande avanço em entender o mecanismo atômico dos catalisadores heterogêneos para a produção de hidrogênio. Abrindo o caminho para o desenvolvimento de catalisadores estáveis e ativos, que usam metais raros de forma sustentável, controlando precisamente as estruturas em nanoescala.
A Universidade de Nottingham é dedicada a promover tecnologias verdes e sustentáveis. A Aglomeração do Carbono Zero (Zero Carbon Cluster) foi lançada recentemente nas Midlands Orientais, para acelerar o desenvolvimento e a implementação de inovações em indústria verde e manufatura avançada.
