Um novo estudo revelou um catalisador de baixo custo e alta eficiência que promete impulsionar a implantação de sistemas de divisão de água mais econômicos, acelerando a geração de combustíveis sustentáveis em grande escala. A pesquisa, co-escrita pelo pesquisador de pós-doutorado Dipankar Saha e pelo professor James Watkins, ambos do Departamento de Ciência e Engenharia de Polímeros da Faculdade de Ciências Naturais, foi publicada na revista Chemical Science.
Saha explicou: "Nosso estudo descreve um método de síntese 'one-pot' em escala de segundos que prende átomos metálicos de ferro-níquel (Fe-Ni) em uma matriz de carbono formando aglomerados com espaçamento ideal, criando assim um catalisador de evolução de oxigênio não precioso, de baixo custo e escalável, que pode ser aplicado de forma contínua desde a escala eletroquímica de laboratório até dispositivos reais de montagem de eletrodos de membrana (MEA)."
Este catalisador permite uma produção prática de hidrogênio funcionando como ânodo em uma célula eletrolítica alcalina de água, onde estrutura, velocidade e sinergia metal-metal são projetadas em conjunto para fornecer desempenho, durabilidade e escalabilidade em uma única plataforma. A produção de hidrogênio catalisada tem várias aplicações práticas, incluindo apoiar a transição para hidrogênio limpo e combustíveis sustentáveis, reduzir barreiras de custo e melhorar a eficiência energética.
Em nível científico, este trabalho transforma a forma como os eletrocatalisadores são projetados e fabricados, introduzindo um método sintético que controla precisamente a proximidade metal-metal em escala atômica. Ele vai além das estratégias tradicionais de átomo único ou nanopartículas, estabelecendo um novo paradigma de design de catalisadores baseado em aglomerados, onde as interações sinérgicas dos metais (Fe-Ni) são conscientemente projetadas.
Saha disse: "Em um nível fundamental, revelamos como os aglomerados metálicos Fe-Ni interagem em escala atômica e como as interfaces na matriz de carbono regulam a reação eletrocatalítica, fornecendo uma compreensão profunda da relação estrutura-atividade. Em seguida, traduzimos essas percepções em um dispositivo funcional, integrando o catalisador em um sistema MEA para produção de hidrogênio, e recentemente concluímos experimentos promissores convertendo a reação de redução de nitrogênio (NRR) em amônia."
Os resultados deste estudo podem levar a avanços na produção de energia limpa. Saha acredita: "Esta pesquisa fornece um método rápido e escalável para fabricar aglomerados metálicos Fe-Ni que impulsionam a produção limpa de hidrogênio, oxigênio e amônia, ao mesmo tempo que oferece uma plataforma para os cientistas estudarem efeitos sinérgicos em escala atômica em catalisadores multimetálicos para aplicações de energia sustentável e química."
Esta pesquisa é resultado de uma colaboração internacional entre o Departamento de Ciência e Engenharia de Polímeros da Faculdade de Ciências Naturais, o Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Faculdade de Engenharia Riccio, a Universidade de Nova Gales do Sul (Austrália), o Centro Canadense de Microscopia Eletrônica e o Centro Nacional de Pesquisa de Radiação Síncrotron de Taiwan.
Detalhes da publicação: Autor: University of Massachusetts Amherst; Título: Energy-efficient Fe-Ni catalyst could cut costs for alkaline water electrolysis; Publicado em: Chemical Science (2026); Informação da Revista: Chemical Science
