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    Cobalto pode democratizar a produção de hidrogênio    
   As energias renováveis (sol, vento, etc.) são fontes de energia primária, desigualmente distribuídas no mundo e disponíveis de maneira intermitente. Daí, poder estocar a energia produzida parece indispensável. A produção de hidrogênio por eletrólise da água constitui uma solução promissora, mas requer catalisadores contendo metais "nobres" como a platina. A escassez e o custo desses elementos são, no longo prazo, obstáculos para o desenvolvimento econômico do hidrogênio.

A química bioinspirada se baseia em processos químicos que ocorrem em alguns organismos vivos. Estes seres possuem sistemas enzimáticos, chamados hidrogenases, que utilizam exclusivamente metais baratos e abundantes na natureza afim, seja de explorar o hidrogênio como fonte energética, seja de produzir este gás a partir da água. Há anos, pesquisadores se inspiram nessas enzimas para elaborar novos catalisadores moleculares, sem platina, mas à base de metais abordáveis e suficientemente presentes na natureza (como o ferro, o níquel, o cobalto ou o manganês).

Para ser utilizáveis em dispositivos tecnológicos, estas moléculas sintéticas devem, como a platina, ser fixadas, em grandes quantidades, sobre eletrodos que apresentam uma elevada superfície disponível. Em 2009, equipes de pesquisadores do CEA, do CNRS e da Universidade Joseph Fourier conseguiram imobilizar um desses catalisadores bioinspirados, à base de níquel, sobre nanotubos de carbono. Contudo, este material só é ativo em meio fortemente ácido. Ora, a eletrólise envolve duas reações: produção de hidrogênio e produção de oxigênio, e, para se libertar da platina, em ambos os casos, é preciso conseguir trabalhar em valores de pH neutros a básicos.

O cobalto é particularmente utilizado para a fabricação de pigmentos coloridos azulados (por exemplo, o azul de cobalto), mas, quando de sua extração, ele é branco prateado.

Montagens de nanopartículas comutáveis

Utilizando a mesma abordagem que em 2009, mas desenvolvendo um novo catalisador bioinspirado, à base de cobalto, as mesmas equipes acabam de vencer uma nova etapa, obtendo um material que pode funcionar em soluções aquosas de pH neutro. A atividade catalítica obtida se mostra extremamente estável a longo prazo, a ligação do catalisador aos nanotubos teve sua robustez decuplicada.

Os pesquisadores foram mais longe e, paralelamente, desenvolveram um outro material, constituído de nanopartículas de cobalto revestidas com oxifosfato de cobalto. Esta montagem, que opera em água de pH neutro, é notável porque existe em duas formas que se podem alternar e que catalisam seja a produção de hidrogênio (H2), seja a outra reação essencial ao processo da eletrólise, a saber: a produção de oxigênio (O2) a partir da água. Trata-se do primeiro material catalítico "comutável", ou "Janus", não baseado em metais nobres. Sem usar a platina, pode-se garantir, de maneira estável, a produção de hidrogênio a partir de água em pH neutro.

Estes novos materiais à base de cobalto poderiam servir para desenvolver tecnologias estáveis e baratas para a produção de hidrogênio, como "solução" para a estocagem de energias renováveis. Os pesquisadores trabalham atualmente em sua integração em um sistema global de fotossíntese artificial, permitindo produzir hidrogênio de maneira totalmente sustentável, a partir de água e de energia solar.


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  Data de publicação: 26 de Novembro de 2012Autor: LQES News  

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