Cientistas da Coreia do Sul criam eletrodo barato e cortam custo do hidrogênio verde em 99%
Pesquisadores do Instituto de Pesquisa em Energia da Coreia (KIER), na Coreia do Sul, desenvolveram um eletrodo de níquel e cobalto capaz de cortar em até 99% o custo dos materiais usados para produzir hidrogênio verde. A tecnologia substitui a platina, metal nobre e caro que domina os sistemas atuais, sem perder desempenho.
Como funciona o eletrodo de níquel e cobalto
O segredo está na arquitetura do material. A equipe criou uma heteroestrutura com dois componentes combinados na mesma superfície: óxido de níquel e uma liga de níquel-cobalto.
O óxido de níquel funciona como catalisador e acelera a etapa mais lenta do processo, que é a quebra das moléculas de água. Já a liga de níquel-cobalto entra em ação depois, reunindo os íons de hidrogênio liberados para formar o gás combustível.
Essa divisão de tarefas entre os dois materiais permitiu ao eletrodo atingir a mesma taxa de produção de hidrogênio que a platina, gastando muito menos energia.
Segundo os pesquisadores, o novo eletrodo usa apenas 22,7 mV de overpotencial — a energia extra necessária para a reação ocorrer. O valor equivale a cerca de 40% dos 56,5 mV exigidos pelos sistemas convencionais com platina.
Resultado passou por testes de estresse
Muitas inovações de laboratório falham quando testadas em condições reais de rede elétrica, onde a energia solar e eólica varia o tempo todo. Por isso, o time do KIER testou o eletrodo justamente nesse cenário.
Em uma célula unitária de 8,7 centímetros, o novo material reduziu a tensão da célula em 11% na comparação com eletrodos de níquel convencionais. O eletrodo também resistiu a 600 ciclos consecutivos de ligar e desligar sem perder desempenho, simulando a instabilidade de usinas solares e eólicas.
Por que isso importa para o hidrogênio verde
O hidrogênio verde é produzido pela eletrólise, processo que separa a água em hidrogênio e oxigênio usando eletricidade renovável. O problema é que os eletrolisadores mais eficientes dependem de platina e outros metais nobres, o que encarece toda a cadeia.
Um eletrodo que entrega desempenho parecido usando metais comuns como níquel e cobalto ataca diretamente esse gargalo. Isso pode baratear equipamentos e abrir caminho para usinas de hidrogênio verde maiores e mais baratas de instalar.
O que ainda falta para chegar ao mercado
A equipe já passou da fase de bancada. Segundo o pesquisador Hyun-Jun Lee, coautor do estudo, já foram fabricados eletrodos maiores, com 40 centímetros de diâmetro, enquanto o processo de fabricação em escala comercial é refinado.
A meta final é chegar a eletrodos com 5.000 centímetros quadrados de área, tamanho necessário para integrar plantas industriais de hidrogênio verde na escala de megawatts. O estudo foi publicado na revista científica Advanced Science.
- Corte de até 99% no custo dos materiais do eletrodo em relação aos sistemas convencionais
- Overpotencial de 22,7 mV, cerca de 40% dos 56,5 mV exigidos pela platina
- Redução de 11% na tensão da célula em teste com unidade de 8,7 centímetros
- Resistência a 600 ciclos consecutivos de start-stop sem perda de desempenho
- Protótipos já fabricados com 40 centímetros de diâmetro; meta é alcançar 5.000 cm² para uso industrial
Perguntas frequentes
O que é hidrogênio verde?
É o hidrogênio produzido pela eletrólise da água usando energia renovável, como solar e eólica, sem emitir gases de efeito estufa no processo.
Por que a platina torna o hidrogênio verde caro?
A platina é um metal nobre e raro, usado como catalisador nos eletrolisadores mais eficientes. Seu alto custo encarece todo o equipamento de produção.
Como o novo eletrodo reduz esse custo?
Ele combina óxido de níquel e uma liga de níquel-cobalto, metais muito mais baratos, organizados em uma estrutura que divide as etapas da reação e atinge desempenho próximo ao da platina.
Quando essa tecnologia pode chegar ao mercado?
Os pesquisadores já fabricaram protótipos de 40 centímetros de diâmetro e trabalham para ampliar a área do eletrodo até 5.000 cm², tamanho necessário para plantas industriais. Não há data de lançamento comercial definida.
Com informações de Interesting Engineering.
Imagem: reprodução/Interesting Engineering
