Nos últimos tempos, o hidrogênio tem chamado atenção significativa como um potencial recurso de energia limpa como alternativa aos combustíveis fósseis. Em particular, tem havido pesquisa ativa e desenvolvimento de tecnologia de eletrólise da água que extrai hidrogênio da água para produzir energia verde e evita a emissão de gases de efeito estufa.
A tecnologia de eletrolisador de água com membrana de troca de prótons (PEMWE), atualmente presente em alguns países avançados, possui tecnologia de material central e usa catalisadores caros à base de metais nobres e membranas de troca de prótons à base de perfluorocarbono. Tal tecnologia resulta em altos custos de fabricação do sistema. Para lidar com essas limitações da tecnologia convencional, uma equipe de pesquisa na Coréia desenvolveu recentemente uma tecnologia central para o sistema de eletrólise de água de próxima geração que melhorou significativamente a durabilidade e o desempenho, reduzindo significativamente o custo de produção de energia de hidrogênio verde.
Korea Institute of Science and Technology (KIST, Presidente Yoon, Seok-Jin) anunciou o projeto sob a pesquisa conjunta entre a equipe de pesquisa do Dr. So Young Lee no Centro de Pesquisa de Hidrogênio e Células de Combustível e sob o Prof. Young Moo Lee do No Departamento de Engenharia de Energia da Universidade de Hanyang, foi desenvolvido um conjunto de eletrodos de membrana (MEA) para eletrolisadores de água de membrana de troca aniônica (AEMWE) que deve substituir a dispendiosa tecnologia PEMWE existente.
AEMWE, que usa uma membrana de troca aniônica e um ligante de eletrodo, não depende dos caros eletrodos de metal do grupo de platina e substitui o material da placa separadora da célula de eletrólise da água por ferro em vez de titânio. Ao comparar o preço do catalisador e do material separador sozinho, o custo de fabricação é reduzido em aproximadamente 3.000 vezes o do PEMWE existente. No entanto, não tem sido utilizado comercialmente devido ao seu baixo desempenho em comparação com os PEMWEs e problemas de durabilidade de menos de 100 h de operação sustentada.
A equipe de pesquisa desenvolveu materiais de troca aniônica baseados em poli(fluorenil-co-aril piperidínio) (PFAP) (membrana de eletrólito e ligante de eletrodo) com alta condutividade iônica e durabilidade em condições alcalinas, aumentando a área de superfície específica dentro da estrutura e com base nisso tecnologia, foi desenvolvido um conjunto de eletrodos de membrana. O material desenvolvido apresentou excelente durabilidade de mais de 1.000 h de operação e atingiu um novo recorde de desempenho da célula de 7,68 A/cm2. Isso é cerca de seis vezes o desempenho dos materiais de troca aniônica existentes e cerca de 1,2 vezes o da cara tecnologia comercial PEMWE (6 A/cm2).
A tecnologia superou os problemas de desempenho e durabilidade dos materiais principais apontados como limitações na tecnologia AEMWE até o momento e elevou a qualidade da tecnologia a um nível que permite a substituição da tecnologia PEMWE. Além do excelente desempenho e durabilidade, a comercialização dos materiais de membrana de troca aniônica desenvolvida está em andamento com a incorporação de aplicações de grande capacidade e grande área.
Dr. So Young Lee do KIST disse que sua “equipe desenvolveu um material e tecnologia de alta eficiência que vai além das limitações da tecnologia de eletrólise da água existente. Espera-se que essa tecnologia lance as bases para a introdução da tecnologia de eletrólise da água de próxima geração que permite uma redução significativa do custo envolvido na produção de hidrogênio verde”. O professor Young Moo Lee, da Universidade de Hanyang, explicou que “o material desenvolvido tem um alto potencial de aplicação como material central não apenas para eletrólise da água, mas também para células de combustível de hidrogênio, utilização de captura de carbono e células de combustível de amônia direta, que são os próximos indústria de geração de hidrogênio”.
Publicado em 08/02/2022 11h05
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