Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade Columbia estão desenvolvendo uma nova membrana para eletrolisadores que pode substituir as tradicionais membranas Nafion, com potencial para reduzir significativamente os impactos ambientais na produção de hidrogênio por eletrólise da água. O estudo, realizado em colaboração com as empresas Nel Hydrogen e Forge Nano, visa substituir materiais existentes por filmes de óxido sem substâncias perfluoroalquiladas e polifluoroalquiladas (PFAS), eliminando até 99% dos compostos químicos permanentes presentes nos eletrolisadores.
A equipe utilizou a técnica de deposição por camada atômica (ALD) para fabricar filmes de óxido densos com menos de um mícron de espessura, centenas de vezes mais finos que as membranas Nafion tradicionais. O professor Dan Esposito, líder do projeto, explicou:“A membrana é o componente central do eletrolisador, permitindo a transferência de prótons e separando hidrogênio e oxigênio. Se a membrana falhar, o sistema deixa de funcionar e pode até se tornar perigoso.”Embora a nova membrana utilize dióxido de silício, que possui baixa condutividade, sua ultrafineza garante uma resistência elétrica comparável às membranas comerciais.
Para resolver o desafio técnico de defeitos em membranas ultrafinas, a equipe desenvolveu um método de selagem eletroquímica com tensão pulsada. Esposito detalhou:“Descobrimos que é necessário aplicar energia pulsada, em vez de corrente contínua. Corrente contínua altera o pH local, levando à deposição de bloqueios na superfície da membrana.”Testes laboratoriais mostraram que a novas membranas apresentam permeabilidade ao hidrogênio 100 vezes menor que a Nafion, com desempenho superior em segurança operacional.
Atualmente, a tecnologia está sendo transicionada de amostras de laboratório em escala centimétrica para protótipos comerciais, com a equipe colaborando com parceiros industriais para produção em larga escala. Com a demanda global crescente por hidrogênio verde, esta inovação promete oferecer uma solução de material mais sustentável para a eletrólise da água.
