Energia

Híbrido de célula a combustível e bateria gera eletricidade e hidrogênio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/01/2019

Híbrido de célula a combustível e bateria gera eletricidade e hidrogênio
Ilustração esquemática do sistema híbrido Na-CO2 e seu mecanismo de reação.[Imagem: UNIST]

Dissolução do CO2

Um novo tipo de gerador de energia, uma espécie de híbrido entre célula a combustível e bateria química, produz continuamente eletricidade e hidrogênio usando como matéria-prima o dióxido de carbono (CO2).

Parece ser o melhor de dois mundos: Além de consumir o gás de efeito estufa, cujo excesso tem causado tantas preocupações, o sistema gera um combustível limpo por excelência, o hidrogênio, que pode ser usado em outras células a combustível para produzir mais eletricidade sem gerar novas emissões.

Ao contrário das células apróticas (não geradoras de prótons, ou íons hidrogênio) de metal-CO2, que também produzem energia elétrica e hidrogênio continuamente através da conversão de CO2, o novo sistema híbrido não regenera o CO2 durante o carregamento.

"A chave para as tecnologias [de captura, utilização e sequestro de carbono] é a fácil conversão de moléculas de CO2 quimicamente estáveis em outros materiais. Nosso novo sistema resolveu esse problema com um mecanismo de dissolução do CO2," explica o professor Changmin Kim, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan, na Coreia do Sul.

Gerador de eletricidade e hidrogênio

A equipe coreana explorou um fenômeno bem conhecido dos ambientalistas, o fato de que a maior parte das emissões humanas de CO2 é absorvida pelo oceano e se transforma em acidez. Eles tiveram a ideia de fundir o CO2 na água para induzir uma reação eletroquímica. Se a acidez aumenta, o número de prótons (íons de hidrogênio) aumenta, o que aumenta o poder de atrair elétrons. Isso permite produzir eletricidade removendo CO2.

O sistema híbrido Na-CO2, de forma similar a uma célula de combustível, consiste de um catodo (sódio metálico), um separador de nasicon (sigla em inglês para condutor superiônico de sódio) e um anodo (catalisador). Ao contrário de outras baterias químicas, os catalisadores estão contidos na água e são conectados por um fio condutor ao catodo.

Assim que o CO2 é injetado na água a reação se inicia, consumindo o dióxido de carbono e criando eletricidade e H2.

O protótipo apresentou uma eficiência de conversão do CO2 de 50% e manteve uma operação estável por mais de 1.000 horas de dissolução espontânea de CO2. Mas a equipe ainda não está satisfeita com estes bons resultados.

"Esta pesquisa levará a mais pesquisas derivadas e será capaz de produzir H2 e eletricidade de forma mais eficaz quando os eletrólitos, o separador, o projeto do sistema e os eletrocatalisadores forem aprimorados," disse o professor Kim.

Bibliografia:

Efficient CO2 Utilization via a Hybrid Na-CO2 System Based on CO2 Dissolution
Changmin Kim, Jeongwon Kim, Sangwook Joo, Yunfei Bu, Meilin Liu, Jaephil Cho, Guntae Kim
iScience
Vol.: 9, Pages 278-285
DOI: 10.1016/j.isci.2018.10.027




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