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Investigadores espanhóis desenvolvem um catalizador que transforma etanol em hidrogénio



O dispositivo poderá transformar etanol em hidrogénio no próprio veículo. As suas características deverão evitar os altos custos que implicam substituir as infra-estruturas ligadas à gasolina pelas necessárias para armazenar hidrogénio.  Uma equipa de investigadores do Conselho Superior de Investigações Científicas de Espanha (CSIC) e a Universidade Politécnica da Catalunha (UPC) desenvolveram e patentearam um catalizador para obter hidrogénio a partir de etanol que, segundo os seus desenhadores, poderia constituir uma solução definitiva para o transporte baseado em hidrogénio. O dispositivo permitirá gerar este material dentro do próprio veículo, facto que até este momento não parecia viável e que reduzirá os custos da transição de uma infra-estrutura baseada no gasóleo a outra fundamentada no hidrogénio. O trabalho foi co-dirigido pelo investigador do CSIC Elies Molins, do Instituto de Ciências de Materiais (CSIC), em Barcelona, e pelo investigador da Universidade Politécnica da Catalunha Jordi Llorca, professor agregado no Instituto de Técnicas Energéticas. Também participaram no trabalho os estudantes de doutoramento Montserrat Domínguez e Elena Taboada, da Universidade e do CSIC, respectivamente. O catalizador é composto por uma peça de cerâmica com canais no seu interior e coberta com um aerogel, um material muito poroso e transparente. O aerogel contém nano-partículas de cobalto, que são as responsáveis finais da transformação do etanol em hidrogénio. As características desta inovação, segundo os seus autores, garantem-lhe um grande potencial para o desenvolvimento de pilhas de combustível de hidrogénio, também chamadas células de combustível. Trata-se de dispositivos electroquímicos de conversão de energia semelhantes aos de uma pilha, mas com a vantagem de não deixarem de produzir energia se se consomem os reactivos do seu interior, já que podem ser restabelecidos. Entre as suas aplicações, são úteis como fonte de energia em locais remotos, como dispositivos geradores de electricidade e luz para habitações ou escritórios e para o desenvolvimento de veículos com propulsão a hidrogénio. VEÍCULOS A HIDROGÉNIO, MAIS VIÁVEIS Neste sentido, segundo os investigadores, o novo catalizador pode aproximar-se da solução definitiva para o transporte por hidrogénio. Actualmente, existem mais de uma centena de protótipos de automóveis com propulsão a hidrogénio, que transportam o gás em depósitos a altas pressões, assim como algumas estações dispensadoras de hidrogénio. No entanto, o desenvolvimento deste modelo supõe um grande investimento económico, não apenas para substituir toda a infra-estrutura ligada à gasolina, mas também para gerar suficientes medidas de segurança (o hidrogénio é um gás inflamável e explosivo). Os grandes custos da operação para passar de gasóleo e gasolina a hidrogénio seriam diminuídos se se dispusesse de um dispositivo para gerar o gás no próprio automóvel. A pesar dos esforços da comunidade científica, até agora nenhum desenvolvimento parecia viável. “Todos os catalizadores que se investigaram até à data necessitam de um tratamento de redução [processo químico destinado a diminuir o estado de oxidação], o que supõe deixar o dispositivo com hidrogénio e a altas temperaturas durante umas horas antes de cada utilização”, explica Jordi Llorca. Pelo contrário, o catalizador desenvolvido nos laboratórios do CSIC e da UPC não necessita de nenhum tratamento prévio nem de ser preservado do contacto com o ar ou a humidade, não sendo portanto necessária nenhuma indução nem acondicionamento e pode ser reutilizado em ciclos de ignição/desligamento de forma indefinida. Para os autores, uma das vantagens do dispositivo é a sua capacidade de gerar energia. “A energia de cada molécula de etanol corresponde à energia que geram cinco moléculas de hidrogénio. O catalizador que desenvolvemos, pelo contrário, obtém seis moléculas de hidrogénio por cada molécula de etanol”. A razão baseia-se no facto do dispositivo absorver o calor residual, próprio de qualquer fonte de energia, o que permite aumentar o rendimento global do sistema. Comparado com veículos que consomem etanol, e segundo cálculos preliminares, o consumo poderia ser diminuído em 25%. Da mesma forma, a temperatura requerida é muito mais baixa que a de outros catalizadores. Além disso, a produção de hidrogénio é rápida, apenas precisa de dois segundos. A PASSAGEM DO ETANOL AO HIDROGÉNIO Como decorre a transformação de etanol a hidrogénio? Em primeiro lugar, é necessário aquecer o catalizador a 310º centígrados, a denominada temperatura de reacção. Uma vez alcançada, uma mistura de etanol e água em forma de gás atravessa os canais da peça cerâmica para sair da mesma em forma de hidrogénio e CO2. A produção de CO2, um dos gases responsáveis pelo conhecido efeito estufa, do catalizador é inferior à de um carro com motor baseado em combustíveis fósseis. Ao mesmo tempo, os autores ensaiam o dispositivo com combustíveis sintéticos obtidos a partir de fontes como os resíduos. Actualmente, os investigadores estudam a possibilidade de implementar este desenvolvimento em aplicações reais. Estas podem estar relacionadas tanto com o sector da automoção como com a geração de energia de sistemas estáticos, como caldeiras ou geradores auxiliares, ou no âmbito dos dispositivos portáteis. Os autores insistem em que ainda falta muito trabalho para desenvolver as citadas aplicações, mas acrescentam que já se deu um primeiro passo ao conseguir depositar as nano-partículas num aerogel sobre um suporte comercial cerâmico que se utiliza, de facto, em muitos dispositivos industriais, de forma que para ensaiar as primeiras aplicações bastaria realizar protótipos à escala. Fonte: CSIC  
Published on: 16 JUL 2008
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