Catalisadores revolucionários: Mainz descobre novo segredo para o hidrogênio verde!

Catalisadores revolucionários: Mainz descobre novo segredo para o hidrogênio verde!

Em 11 de março de 2025, pesquisadores da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz fizeram progressos inovadores na pesquisa sobre a produção de hidrogênio verde. Eles desenvolveram catalisadores de separação de água baratos e eficientes feitos de cobalto e tungstênio. Esses materiais não são apenas facilmente acessíveis, mas também baratos, o que aumenta significativamente sua aplicabilidade em escala industrial. Os resultados abrangentes foram publicados na revista Angewandte Chemie.

Em contraste com os conversores catalíticos convencionais, que muitas vezes sofrem com uma perda de desempenho, o conversor catalítico recentemente desenvolvido apresenta uma auto-otimização notável. Sua eficiência aumenta com o tempo, devido a profundas mudanças químicas durante o processo de divisão da água. O cobalto muda de Co2+ para Co3+, enquanto a proporção de W5+ para W6+ muda no tungstênio. Essa dinâmica melhora a cinética da reação de evolução do oxigênio, que é considerada um limiar crítico no processo.

O mecanismo inovador de divisão da água

Outra contribuição significativa para a produção de hidrogênio vem de pesquisadores liderados pelo Dr. Paolo Giusto, que investigou intensamente o mecanismo de divisão da água usando catalisadores de nitreto de carbono. Eles foram capazes de determinar interações detalhadas entre nitreto de carbono e água, particularmente a transferência de prótons e elétrons sob a influência da luz. O nitreto de carbono demonstrou ser um catalisador eficaz, permitindo a produção de hidrogênio através da fotossíntese artificial.

As descobertas mostram que o nitreto de carbono é capaz de decompor a água em seus componentes oxigênio e hidrogênio. Este processo é crucial para avançar na produção de materiais catalisadores mais eficientes para a produção de hidrogênio a partir da luz solar. O catalisador absorve luz e usa sua energia para desestabilizar as moléculas de água, causando assim uma transferência de elétrons acoplados a prótons que enfraquece as ligações químicas da água.

Perspectivas para soluções energéticas sustentáveis

Os desenvolvimentos em ambos os projectos de investigação têm implicações de longo alcance para a produção futura de energia. A auto-otimização do catalisador feito de cobalto e tungstênio poderia ajudar a aumentar a eficiência da produção de hidrogênio verde no longo prazo. Ao mesmo tempo, as descobertas sobre a dinâmica do nitreto de carbono e das moléculas de água fornecem uma base mais profunda de compreensão para a formação de soluções energéticas sustentáveis.

Também merece destaque o financiamento de projetos de pesquisa: Dandan Gao é apoiado no âmbito do programa Walter Benjamin da DFG, que permite aos cientistas em fase de qualificação após o doutorado realizar seus próprios projetos de pesquisa. O projeto também recebe apoio da Fundação Carl Zeiss, da Fundação Alexander von Humboldt e da área de perfil SusInnoScience da JGU.

Globalmente, a investigação destes catalisadores aproxima a produção sustentável de hidrogénio e poderá dar um contributo decisivo para a redução da dependência dos combustíveis fósseis. Os desenvolvimentos futuros na tecnologia do hidrogénio continuam a ser uma das áreas mais interessantes da química aplicada.