Membrana de cerâmica revolucionária torna as células de combustível de hidrogênio altamente eficientes

O hidrogênio é conhecido como um transportador de energia para células de combustível. Também encontra aplicação significativa em vários processos industriais, desde o processamento de alimentos até a fabricação de vidro, semicondutores e fertilizantes à base de amônia.

Uma equipe de cientistas apoiada e liderada pela CoorsTek, fabricante líder mundial de cerâmica de engenharia, desenvolveu uma membrana de cerâmica que gera hidrogênio comprimido derivado de gás natural e eletricidade. Essa conversão é um processo de uma etapa e, mais interessante, sua perda de energia é quase nula.

Por ser uma tecnologia altamente eficiente que utiliza gás natural barato e abundante, a membrana cerâmica permite a produção de hidrogênio, que é a alternativa mais limpa e barata para abastecer veículos, em comparação com a eletricidade e o petróleo.

Segundo o Dr. José Serra, co-autor do estudo, o processo de conversão de gás natural em hidrogênio, altamente eficiente e quase nulo, é atribuído à combinação de uma reação química de absorção de calor ou endotérmica e uma reação eletroquímica . Este último é uma reação que requer eletricidade e eletrólito para que a reação prossiga.

A membrana cerâmica composta de óxido de bário, óxido de zircônio e óxido de ítrio atua como um eletrólito sólido, transportando íons de hidrogênio em temperaturas elevadas na faixa de 400 a 900 graus Celsius. Submetendo a célula de cerâmica à eletricidade, o hidrogênio não é apenas separado de outros gases, mas também comprimido eletroquimicamente.

Dr. Serra cita aplicações plausíveis da tecnologia de membrana cerâmica. "Por exemplo, podemos usar a tecnologia de membrana cerâmica para produzir hidrogênio a partir da água. Isso exigirá mais energia elétrica do que a reforma do metano, mas se a eletricidade estiver disponível a partir de fontes renováveis, podemos produzir hidrogênio sem emissões de CO2. Você também pode pensar em uma etapa além e projetar sistemas de energia que não são apenas de baixo carbono ou carbono zero, mas também têm emissões negativas de carbono. Este será o caso se você usar eletricidade renovável para transformar o biogás em hidrogênio e armazenar o carbono produzido a partir do biogás no subsolo. Desta forma , o hidrogênio pode um dia se tornar um portador de energia de emissão negativa."

Per Vestre, diretor administrativo da CoorsTek Membrane Sciences, explica as vantagens de sua tecnologia. "Nossa tecnologia inovadora de membrana cerâmica permite que os veículos movidos a hidrogênio tenham eficiência energética superior com emissões de gases de efeito estufa mais baixas em comparação com um veículo elétrico a bateria carregado com eletricidade da rede. O potencial dessa tecnologia também vai muito além da redução de custos e impacto ambiental do abastecimento de veículos motorizados. Com os recursos de fabricação de cerâmica de engenharia de alto volume da CoorsTek, podemos tornar as membranas cerâmicas competitivas em termos de custo com a tecnologia tradicional de conversão de energia para produção de hidrogênio em escala industrial e em menor escala."

Mais detalhes podem ser lidos em seu trabalho de pesquisa intitulado "Produção termoeletroquímica de hidrogênio comprimido a partir de metano com perda de energia quase zero".