Pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) desenvolveram um método mais rápido e econômico para a fabricação de ânodos, peças essenciais na produção de hidrogênio verde. Os ânodos são utilizados em eletrolisadores, equipamentos que realizam a separação das moléculas de água para a extração do hidrogênio. Nesse processo, o ânodo é responsável pela liberação do oxigênio.

A liberação de oxigênio demanda uma quantidade significativa de energia, porém é um passo crucial, pois é nesse momento que se geram os elétrons e prótons necessários para a formação do hidrogênio no cátodo, outra parte do eletrolisador. Para otimizar o consumo energético, os cientistas utilizam catalisadores no ânodo, materiais que facilitam as reações químicas. Um catalisador eficiente pode reduzir o gasto de energia, tornando a produção de hidrogênio mais acessível e sustentável.

O novo ânodo é composto por um substrato de titânio revestido com uma fina camada de óxidos de rutênio e manganês, uma combinação que proporciona alta atividade catalítica e durabilidade. Para chegar à melhor composição, a equipe de pesquisa testou diversas proporções de óxidos e três métodos de tratamento térmico: forno convencional, micro-ondas e laser. Esses testes foram fundamentais para analisar como as diferentes abordagens impactavam as propriedades dos ânodos.

Os resultados, publicados no periódico científico Electrochimica Acta, mostraram que os métodos alternativos de aquecimento, como micro-ondas e laser, diminuem significativamente o tempo de fabricação, resultando em menor consumo energético e redução dos custos de produção. Além disso, esses métodos geraram ânodos com atividade superior na liberação de oxigênio.

“A principal contribuição do estudo foi demonstrar que o método de aquecimento utilizado na síntese desses ânodos exerce forte influência sobre suas propriedades estruturais, morfológicas e eletrocatalíticas”, afirma o professor Elton Sitta, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), que liderou a pesquisa.

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Os ânodos foram avaliados em dois contextos que requerem catalisadores altamente estáveis e ativos. Inicialmente, os testes foram realizados em condições semelhantes às dos eletrolisadores do tipo PEM, uma tecnologia promissora para a produção de hidrogênio de baixo carbono. Em seguida, foram realizados testes em água do mar, uma estratégia que evita o uso de água potável e aproveita um recurso abundante.

“Os resultados mostraram que os filmes obtidos pelos métodos de micro-ondas e laser apresentam características particularmente interessantes para aplicações futuras em eletrolisadores que operam em meio ácido e de água do mar”, destaca Sitta.

A pesquisa contou com a colaboração da Universidade Tiradentes (Unit), em Sergipe, permitindo a união de competências complementares para um estudo abrangente, desde a preparação dos materiais até a investigação detalhada de suas propriedades e aplicações. Isabelle M.D. Gonzaga, pesquisadora de pós-doutorado do CINE e primeira autora do artigo, ressalta a importância dessa colaboração para o fortalecimento da pesquisa nacional e para o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis.

“Esse tipo de colaboração fortalece a pesquisa nacional e contribui para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis para a produção de hidrogênio verde”, finaliza Gonzaga.

Segundo Sitta, as técnicas alternativas exploradas têm potencial para tornar a produção de ânodos mais ágil e competitiva. “O aquecimento por micro-ondas parece ser a alternativa mais adaptável para produção em larga escala, enquanto o uso de laser pode ser especialmente interessante em processos automatizados e contínuos de fabricação”, conclui.

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