Vibrações sonoras produzem hidrogênio verde

A invenção oferece uma maneira promissora de explorar um suprimento abundante de combustível de hidrogênio barato para transporte e outros setores, o que poderia reduzir radicalmente as emissões de carbono e ajudar a combater as mudanças climáticas.

Usando vibrações de alta frequência para “dividir e conquistar” moléculas de água individuais durante a eletrólise, a equipe conseguiu dividir as moléculas de água para liberar 14 vezes mais hidrogênio em comparação com as técnicas de eletrólise padrão.

A eletrólise envolve eletricidade passando pela água com dois eletrodos para dividir as moléculas de água em gases de oxigênio e hidrogênio, que aparecem como bolhas. Esse processo produz hidrogênio verde, que representa apenas uma pequena fração da produção de hidrogênio globalmente devido à alta energia necessária.

A maior parte do hidrogênio é produzida a partir da divisão do gás natural, conhecido como hidrogênio azul, que emite gases de efeito estufa na atmosfera.

O professor associado Amgad Rezk, da RMIT University, que liderou o trabalho, disse que a inovação da equipe enfrenta grandes desafios para a produção de hidrogênio verde.

“Um dos principais desafios da eletrólise é o alto custo dos materiais de eletrodo usados, como platina ou irídio”, disse Rezk da Escola de Engenharia da RMIT.

“Com ondas sonoras tornando muito mais fácil extrair hidrogênio da água, elimina a necessidade de usar eletrólitos corrosivos e eletrodos caros, como platina ou irídio.

“Como a água não é um eletrólito corrosivo, podemos usar materiais de eletrodo muito mais baratos, como a prata.”

A capacidade de usar materiais de eletrodos de baixo custo e evitar o uso de eletrólitos altamente corrosivos foram decisivos para reduzir os custos de produção de hidrogênio verde, disse Rezk.

A pesquisa foi publicada na revista Advanced Energy Materials. Um pedido de patente provisória australiano foi arquivado para proteger a nova tecnologia.

O primeiro autor, Yemima Ehrnst, disse que as ondas sonoras também impediram o acúmulo de bolhas de hidrogênio e oxigênio nos eletrodos, o que melhorou muito sua condutividade e estabilidade.

“Os materiais de eletrodo usados na eletrólise sofrem com o acúmulo de gás hidrogênio e oxigênio, formando uma camada de gás que minimiza a atividade dos eletrodos e reduz significativamente seu desempenho”, disse Ehrnst, Ph.D. pesquisador da Escola de Engenharia da RMIT.

Como parte de seus experimentos, a equipe mediu a quantidade de hidrogênio produzida por eletrólise com e sem ondas sonoras da saída elétrica.

“A saída elétrica da eletrólise com ondas sonoras foi cerca de 14 vezes maior do que a eletrólise sem elas, para uma determinada tensão de entrada. Isso foi equivalente à quantidade de hidrogênio produzido”, disse Ehrnst.

As aplicações potenciais do trabalho da equipe

O distinto professor Leslie Yeo, um dos principais pesquisadores seniores, disse que o avanço da equipe abriu as portas para o uso dessa nova plataforma acústica para outras aplicações, especialmente onde o acúmulo de bolhas nos eletrodos era um desafio.

“Nossa capacidade de suprimir o acúmulo de bolhas nos eletrodos e removê-los rapidamente por meio de vibrações de alta frequência representa um grande avanço para a condutividade e estabilidade do eletrodo”, disse Yeo, da Escola de Engenharia da RMIT.

“Com nosso método, podemos potencialmente melhorar a eficiência de conversão levando a uma economia de energia líquida positiva de 27%.”

Próximos passos

Embora a inovação seja promissora, a equipe precisa superar os desafios de integrar a inovação da onda sonora com os eletrolisadores existentes para ampliar o trabalho.

“Estamos ansiosos para colaborar com os parceiros da indústria para aumentar e complementar sua tecnologia de eletrolisador existente e integrá-la aos processos e sistemas existentes”, disse Yeo.

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