Pesquisadores descobriram uma maneira de usar resíduos de mineração como parte de um catalisador potencial mais barato para a produção de combustível de hidrogênio.
pela Queensland University of Technology publicado por Phys.
As reações de separação da água que produzem hidrogênio são acionadas usando platina rara ($ 1450 / onça), irídio ($ 1370 / onça) e rutênio ($ 367 / onça) ou metais mais baratos, mas menos ativos – cobalto ($ 70.000 / tonelada), níquel ($ 26.000 / tonelada) ) e ferro ($ 641 / t).
O professor Ziqi Sun da Escola de Química e Física QUT e o Centro de Ciência de Materiais QUT e o Dr. Hong Peng da Escola de Engenharia Química da Universidade de Queensland lideraram a pesquisa para criar um novo catalisador usando apenas uma pequena quantidade desses metais reativos.
Eles os combinaram com feldspatos, minerais de rocha de aluminossilicato encontrados em resíduos de mineração que o professor Sun disse que algumas empresas pagam cerca de US $ 30 / tonelada para descartar.
No experimento, apresentado na capa de agosto da Advanced Energy & Sustainability Research, os pesquisadores desencadearam uma reação de divisão da água usando feldspatos ativados por aquecimento nanorrevestidos com apenas 1–2 por cento dos metais reativos mais baratos.
“A divisão da água envolve duas reações químicas – uma com o átomo de hidrogênio e outra com o átomo de oxigênio – para separá-los”, disse o professor Sun.
“Este novo material nanorrevestido desencadeou a reação de evolução do oxigênio, que controla a eficiência geral de todo o processo de divisão da água”, disse ele.
O professor Sun disse que o feldspato revestido de cobalto é mais eficiente e, ao otimizar os novos catalisadores, eles podem superar os metais brutos ou até mesmo atingir a eficiência superior dos metais de platina.
Ele disse que o novo catalisador também pode reduzir potencialmente o custo das baterias de íon-lítio (Li-Ion) e outras soluções de energia sustentável que dependem de conversões eletroquímicas.
“Esta pesquisa pode potencialmente agregar à cadeia de valor de energia renovável da Austrália, reaproveitando resíduos de mineração e adicionando novas tecnologias às indústrias tradicionais.
“Empresas como a Tesla podem usar essa tecnologia para produção de energia, soluções avançadas de armazenamento de energia como novas tecnologias de bateria e combustível renovável”, disse ele.
Os pesquisadores agora procuram testar os catalisadores em escala piloto.
“A abundância de aluminossilicato na Austrália e a simplicidade desse processo de modificação devem tornar a produção em escala industrial deste novo catalisador fácil de alcançar”, disse o professor Sun.
Os feldspatos constituem cerca de 60 por cento da crosta terrestre, de acordo com o professor Sun, cuja pesquisa anterior ativou os feldspatos para serem usados como potenciais ânodos de baixo custo no armazenamento de íons de lítio.
Ele disse que os aluminossilicatos eram quimicamente inertes, mas o calor causava defeitos que eram úteis para reações químicas e transporte de elétrons.
Juntando-se ao Professor Sun e ao Dr. Peng estavam outros pesquisadores do Centro QUT para Ciência de Materiais, incluindo o Professor Godwin Ayoko, o Dr. Jun Mei e o Dr. Juan Bai da Faculdade de Ciências da QUT, e o Professor Associado Liao Ting da Faculdade de Engenharia da QUT.
O Professor Sun e o Dr. Peng estão ambos focados no desenvolvimento de materiais para tecnologias sustentáveis emergentes.
Dr. Peng é um especialista na utilização de minerais de argila e rejeitos de minas para materiais funcionais por meio de tecnologia de processamento mineral de baixo custo.
Ele disse que a indústria de mineração produz toneladas de resíduos a cada ano que a Austrália pode usar em tecnologias sustentáveis.
“O aluminossilicato é comumente encontrado em vários rejeitos de mineração e é tão barato que as mineradoras normalmente pagariam para descartá-lo”, disse o Dr. Peng.
Mais informações: Jun Mei et al, In Situ Growth of Transition Metal Nanoparticles on Aluminosilicate Minerals for Oxygen Evolution, Advanced Energy and Sustainability Research (2021). DOI: 10.1002 / aesr.202170018
