Como produzir hidrogênio diretamente da água do mar – sem necessidade

O novo método dos pesquisadores da RMIT University divide a água do mar diretamente em hidrogênio e oxigênio – ignorando a necessidade de dessalinização e seu custo associado, consumo de energia e emissões de carbono.

O hidrogênio há muito é apontado como um futuro combustível limpo e uma solução potencial para desafios críticos de energia, especialmente para setores que são mais difíceis de descarbonizar, como manufatura, aviação e transporte marítimo.

Quase todo o hidrogênio do mundo atualmente vem de combustíveis fósseis e sua produção é responsável por cerca de 830 milhões de toneladas de dióxido de carbono por ano*, equivalente às emissões anuais do Reino Unido e da Indonésia juntas.

Mas o hidrogênio ‘verde’ livre de emissões, produzido pela separação da água, é tão caro que é comercialmente inviável e representa apenas 1% da produção total de hidrogênio globalmente.

O pesquisador principal, Nasir Mahmood, pesquisador sênior do vice-chanceler da RMIT, disse que os processos de produção de hidrogênio verde são caros e dependem de água doce ou dessalinizada.

“Sabemos que o hidrogênio tem imenso potencial como fonte de energia limpa, especialmente para muitas indústrias que não podem mudar facilmente para serem alimentadas por fontes renováveis”, disse Mahmood.

“Mas, para ser verdadeiramente sustentável, o hidrogênio que usamos deve ser 100% livre de carbono em todo o ciclo de vida da produção e não deve cortar as preciosas reservas de água doce do mundo.

“Nosso método para produzir hidrogênio diretamente da água do mar é simples, escalável e muito mais econômico do que qualquer abordagem de hidrogênio verde atualmente no mercado.

“Com mais desenvolvimento, esperamos que isso possa promover o estabelecimento de uma próspera indústria de hidrogênio verde na Austrália.”

Um pedido provisório de patente foi apresentado para o novo método, detalhado em um estudo em escala de laboratório publicado na revista Wiley, Pequeno.

Dividindo a diferença: um catalisador para a água do mar

Para produzir hidrogênio verde, um eletrolisador é usado para enviar uma corrente elétrica através da água para dividi-la em seus elementos componentes de hidrogênio e oxigênio.

Esses eletrolisadores atualmente usam catalisadores caros e consomem muita energia e água – pode levar cerca de nove litros para fazer um quilo de hidrogênio. Eles também têm uma saída tóxica: não dióxido de carbono, mas cloro.

“O maior obstáculo com o uso da água do mar é o cloro, que pode ser produzido como um subproduto. Se fôssemos atender às necessidades mundiais de hidrogênio sem resolver esse problema primeiro, produziríamos 240 milhões de toneladas por ano de cloro a cada ano – – que é de três a quatro vezes o que o mundo precisa em cloro. Não faz sentido substituir o hidrogênio produzido por combustíveis fósseis pela produção de hidrogênio que pode estar prejudicando nosso meio ambiente de uma maneira diferente”, disse Mahmood.

“Nosso processo não apenas omite dióxido de carbono, mas também não tem produção de cloro.”

A nova abordagem desenvolvida por uma equipe do grupo de pesquisa multidisciplinar de Materiais para Energia Limpa e Meio Ambiente (MC2E) da RMIT usa um tipo especial de catalisador desenvolvido para trabalhar especificamente com água do mar.

O estudo, com o candidato a PhD Suraj Loomba, concentrou-se na produção de catalisadores altamente eficientes e estáveis ​​que podem ser fabricados de forma econômica.

“Esses novos catalisadores consomem muito pouca energia para funcionar e podem ser usados ​​à temperatura ambiente”, disse Mahmood.

“Embora outros catalisadores experimentais tenham sido desenvolvidos para a separação da água do mar, eles são complexos e difíceis de dimensionar.

“Nossa abordagem se concentrou em mudar a química interna dos catalisadores por meio de um método simples, o que os torna relativamente fáceis de produzir em grande escala, para que possam ser facilmente sintetizados em escala industrial”, disse Loomba.

Mahmood disse que a tecnologia promete reduzir significativamente o custo dos eletrolisadores – o suficiente para atingir a meta do governo australiano de produção de hidrogênio verde de US$ 2/kg, para torná-la competitiva com o hidrogênio proveniente de combustível fóssil.

Os pesquisadores da RMIT estão trabalhando com parceiros da indústria para desenvolver aspectos dessa tecnologia.

A próxima etapa da pesquisa é o desenvolvimento de um protótipo de eletrolisador que combina uma série de catalisadores para produzir grandes quantidades de hidrogênio.