Universidade de Nova Gales do Sul, entre outras, descobre método para reduzir bolhas de hidrogénio verde

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipa de investigação da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), em parceria com a TotalEnergies e a Escola Politécnica Federal de Lausana (EPFL), encontrou um método para melhorar a eficiência da produção de hidrogénio verde, otimizando o design estrutural dos elétrodos porosos do eletrolisador. Os resultados foram publicados na revista Energy & Environmental Science.

A tecnologia de eletrólise da água, que utiliza energias renováveis para decompor a água em hidrogénio e oxigénio, é a via central para a produção de hidrogénio verde. No entanto, os eletrolisadores de escala industrial enfrentam há muito um gargalo: as bolhas de hidrogénio geradas durante o funcionamento acumulam-se nos elétrodos porosos, bloqueando os locais ativos de reação e limitando severamente a transferência de massa sob elevadas densidades de corrente.

O professor Peyman Mostaghimi, investigador principal da Faculdade de Engenharia Civil e Ambiental da UNSW, afirmou que a produção de hidrogénio verde por eletrólise da água é crucial para setores difíceis de descarbonizar, como a siderurgia e o transporte pesado. A equipa descobriu que a forma e a estrutura dos elétrodos porosos são tão importantes quanto o desempenho eletroquímico. "Se o design estrutural for adequado, pode evitar que as bolhas obstruam o sistema, aumentando significativamente a sua eficiência."

A equipa de investigação combinou imagiologia de radiação síncrotron in situ com simulações numéricas à escala dos poros, conseguindo pela primeira vez uma visualização in situ da formação, crescimento e acumulação de bolhas de hidrogénio durante o processo de eletrólise. Este método permitiu-lhes observar em tempo real o comportamento das bolhas no interior da estrutura porosa, sem necessidade de desmontar a célula. As imagens revelaram que estruturas de poros altamente ordenadas e uniformes resultam na menor retenção de gás. Isto significa que a estrutura dos poros está diretamente relacionada com a retenção de gás, fornecendo uma orientação clara para os fabricantes conceberem sistemas mais eficientes.

O professor Ryan Armstrong, colaborador de investigação da Faculdade de Engenharia Civil e Ambiental da UNSW, salientou que, anteriormente, os cientistas não conseguiam ver o interior dos elétrodos com recurso a tecnologias avançadas. O Dr. Ying Da Wang, da Faculdade de Engenharia de Minas e Recursos Energéticos da UNSW, que liderou as simulações de fluxo e análise, acrescentou que este trabalho demonstra que as limitações de transferência de massa estão fundamentalmente relacionadas com a estrutura do elétrodo, e não apenas com a atividade catalítica. O Dr. Quentin Meyer e o professor Chuan Zhao, da Faculdade de Química da UNSW, responsáveis pela análise eletroquímica, confirmaram que a combinação de imagiologia em tempo real, simulações avançadas de fluxo bifásico e medições de desempenho permite compreender como a acumulação de bolhas de hidrogénio afeta o desempenho durante a eletrólise da água.

Atualmente, a equipa de investigação está a alargar o seu foco para a avaliação tecnoeconómica que integra a produção de hidrogénio verde com o transporte e o armazenamento em grande escala em reservatórios porosos subterrâneos. O professor Mostaghimi afirmou que a economia do hidrogénio limpo depende da correta articulação de cada etapa. "Ao considerar de forma integrada a produção, o transporte e o armazenamento subterrâneo, podemos mostrar aos decisores políticos e à indústria o que é realmente viável e qual o custo envolvido."