Nova forma de gelo pode impulsionar Economia do Hidrogênio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/12/2020

Estrutura do novo gelo de hidrogênio
[Imagem: Pavel Odinev/Skoltech]

Hidrato de hidrogênio

Uma equipe da China, EUA e Rússia acaba de descobrir um novo tipo de gelo.

E não é um gelo qualquer: É uma forma sólida de um composto de hidrogênio, o que significa que a descoberta tem grande potencial para viabilizar o uso deste que é considerado o combustível limpo por excelência.

Yu Wang e seus colegas descreveram a estrutura e as propriedades de um clatrato hidratado de hidrogênio que se forma a temperatura ambiente (24 ºC) e sob pressão relativamente baixa (1,2 GPa).

Os hidratos de hidrogênio estão entre as soluções sendo pesquisadas para o armazenamento e o transporte de hidrogênio, rumo a uma "Economia do Hidrogênio".

Gelo de hidrogênio

As propriedades físicas do gelo variam muito. Por exemplo, ligações de hidrogênio tornam-se simétricas em pressões elevadas, tornando impossível distinguir uma única molécula de água, enquanto baixas pressões causam a chamada desordem dos prótons, colocando as moléculas de água em muitas orientações espaciais possíveis dentro da estrutura cristalina do gelo. Todo o gelo ao nosso redor, dos cubos em sua geladeira aos flocos de neve, é sempre próton-desordenado.

O gelo pode incorporar moléculas de xenônio, cloro, dióxido de carbono ou metano e formar hidratos, que geralmente têm uma estrutura diferente do gelo puro - a maior parte do gás natural da Terra existe na forma de hidratos gasosos.

Yu Wang e seus colegas se concentraram nos hidratos de hidrogênio, que são muito promissores, mas tipicamente exigem pressões descomunais para se manterem estáveis.

De fato, a estrutura cristalina dos hidratos de hidrogênio depende fortemente da pressão. Em baixas pressões, eles têm grandes cavidades que se assemelham a lanternas chinesas, cada uma acomodando moléculas de hidrogênio. À medida que a pressão aumenta, a estrutura se torna mais densa, com mais moléculas de hidrogênio empacotadas na estrutura do cristal, embora seus graus de liberdade sejam significativamente menores.

Por isso foi uma surpresa encontrar um hidrato de hidrogênio com três moléculas de água por molécula de hidrogênio. A equipe demonstrou que a desordem dos prótons ocorre à temperatura ambiente, explicando assim o resultado da difração de raios X e os dados do espectro Raman obtidos no experimento.

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