A corrida para tornar realidade o uso generalizado de energia renovável intermitente deu um passo à frente com novas pesquisas de especialistas da Universidade de Adelaide, que estão melhorando a eficiência de catalisadores à base de irídio.

"Atualmente, é difícil para os catalisadores comerciais de óxido de irídio atingirem alta atividade e estabilidade ao mesmo tempo na eletrólise da água por membrana de troca de prótons (PEMWE)", disse o professor associado da Universidade de Adelaide, Yao Zheng, ARC Future Fellow, Escola de Engenharia Química.

"Descobrimos que um mecanismo assistido por água em rede - uma maneira de organizar as moléculas de água em um padrão específico - aumenta a eficiência de um catalisador de óxido de irídio em 5 a 12%, resultando em maior produção de energia enquanto consome menos energia.

"A divisão da água usando PEMWE é um método promissor para gerar hidrogênio verde. No entanto, apenas eletrocatalisadores à base de irídio podem ser usados, pois o elemento pode suportar as duras condições ácidas que ocorrem durante a reação."

O uso de eletricidade renovável é uma das soluções mais atraentes para a produção de hidrogênio verde, especialmente usando a técnica PEMWE, que pode ser operada com resposta rápida e alta densidade de corrente. O hidrogênio tem sido descrito como o combustível de baixa emissão do futuro.

O irídio é um dos elementos mais raros da Terra. É encontrado não combinado na natureza em sedimentos que foram depositados por rios. É recuperado comercialmente como um subproduto do refino de níquel. Existe uma camada muito fina de irídio na crosta terrestre. A África do Sul é o maior produtor de irídio.

"Como a produção global de irídio é muito limitada, é muito importante diminuir a quantidade usada nesses tipos de catalisadores", disse o professor associado Zheng.

"Com o mecanismo de troca de oxigênio assistido por água de rede que mostra a possibilidade de maior eficiência e estabilidade em um eletrolisador de água com membrana de troca de prótons, a quantidade de irídio pode ser reduzida e o custo de produção de hidrogênio verde pode ser reduzido de forma eficiente.

"Nossas descobertas não apenas verificam a viabilidade de um catalisador anódico à base de irídio de baixo carregamento para PEMWE, mas também fornecem novas ideias para modificar o mecanismo de troca de oxigênio para design de catalisador de reação de evolução de oxigênio (OER) de alto desempenho.

“Com hidrogênio verde mais barato, uma sociedade neutra em carbono pode ser construída o mais rápido possível e os problemas climáticos relacionados podem ser reduzidos de forma eficiente”.

O trabalho da equipe foi realizado no nível fundamental. Mais pesquisas precisam ser realizadas sobre como ampliar a nova síntese. Suas descobertas foram publicadas na revista Science Advances .