{"id":8644,"date":"2020-05-29T14:26:09","date_gmt":"2020-05-29T17:26:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=8644"},"modified":"2020-06-08T18:49:12","modified_gmt":"2020-06-08T21:49:12","slug":"artigo-em-destaque-catalisando-a-producao-de-hidrogenio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-catalisando-a-producao-de-hidrogenio\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Catalisando a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio."},"content":{"rendered":"

<\/p>\n

O artigo cient\u00edfico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9:\u00a0\u00a0NiMo\u2013NiCu Inexpensive Composite with High Activity for Hydrogen Evolution Reaction.<\/strong><\/em> Hugo L. S. Santos, Patricia G. Corradini, Marina Medina, Jeferson A. Dias, and Lucia H. Mascaro. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020, 12, 15, 17492\u201317501. https:\/\/doi.org\/10.1021\/acsami.0c00262<\/p>\n

Catalisando a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio<\/strong><\/p>\n

\"Ilustra\u00e7\u00e3o
Ilustra\u00e7\u00e3o representando o material desenvolvido pela equipe da UFSCar agindo como catalisador da produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio.<\/figcaption><\/figure>\n

O hidrog\u00eanio, cuja combust\u00e3o n\u00e3o gera emiss\u00f5es poluentes, \u00e9 atualmente reconhecido como a alternativa mais promissora aos combust\u00edveis f\u00f3sseis. Entretanto, a produ\u00e7\u00e3o sustent\u00e1vel desse combust\u00edvel ainda apresenta desafios, como o desenvolvimento de um processo de produ\u00e7\u00e3o que seja ao mesmo tempo limpo, econ\u00f4mico e eficiente.<\/p>\n

A eletr\u00f3lise da \u00e1gua \u00e9 um dos processos que pode se encaixar nessas condi\u00e7\u00f5es. Como o nome indica, o processo consiste na divis\u00e3o da mol\u00e9cula de \u00e1gua, baseada na a\u00e7\u00e3o de uma corrente el\u00e9trica. Como resultado, essa simples rea\u00e7\u00e3o produz g\u00e1s hidrog\u00eanio e g\u00e1s oxig\u00eanio. Contudo, para se tornar um processo industrial vi\u00e1vel, a eletr\u00f3lise da \u00e1gua precisa de catalisadores que acelerem a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio sem aumentar muito seus custos.<\/p>\n

Um trabalho de uma equipe cient\u00edfica da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar), recentemente reportado em artigo da\u00a0ACS Applied Materials & Interfaces<\/em>, traz uma contribui\u00e7\u00e3o para superar esse desafio. \u201cA principal contribui\u00e7\u00e3o do nosso trabalho \u00e9 a obten\u00e7\u00e3o de um catalisador com uma significativa melhora no desempenho para a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio a partir da eletr\u00f3lise da \u00e1gua\u201d, resume Lucia Helena Mascaro<\/a>, professora da UFSCar e autora correspondente do paper<\/em>.<\/p>\n

O novo catalisador \u00e9 um filme que pode ser depositado na superf\u00edcie do eletrodo usado no processo de eletr\u00f3lise, motivo pelo qual \u00e9 chamado de eletrocatalisador. Nesse eletrodo, de carga negativa, ocorre a transfer\u00eancia de el\u00e9trons que faz o hidrog\u00eanio se desprender da mol\u00e9cula de \u00e1gua.<\/p>\n

Enquanto alguns eletrocatalisadores s\u00e3o feitos com metais nobres, como a platina, a equipe brasileira procurou obter um material baseado em elementos mais abundantes e econ\u00f4micos, mas que\u00a0tivessem boa atividade eletrocatal\u00edtica e durabilidade. A op\u00e7\u00e3o final foi por uma liga met\u00e1lica composta por n\u00edquel (Ni), molibd\u00eanio (Mo) e cobre (Cu), a qual apresentou duas regi\u00f5es (fases) definidas (NiMo e NiCu), ambas de estrutura cristalina, constituindo um material comp\u00f3sito.<\/p>\n

\u201cO material NiMo-NiCu apresentou uma excelente atividade eletrocatal\u00edtica, robustez, baixa toxicidade, ampla disponibilidade e viabilidade econ\u00f4mica para a rea\u00e7\u00e3o de desprendimento de hidrog\u00eanio. Esse material foi facilmente obtido por eletrodeposi\u00e7\u00e3o, que \u00e9 uma t\u00e9cnica simples, barata e escal\u00e1vel, sobre um substrato de a\u00e7o carbono, sem a necessidade de qualquer outro tratamento\u201d, afirma Mascaro.<\/p>\n

O segredo principal do bom desempenho do filme como eletrocatalisador reside na rugosidade da superf\u00edcie, provocada pela presen\u00e7a do cobre. Em termos relativos, o filme NiMo-NiCu apresentou uma rugosidade mais de trinta vezes maior do que o filme de NiMo, amplamente utilizado para catalisar o desprendimento de hidrog\u00eanio na eletr\u00f3lise da \u00e1gua.<\/p>\n

De fato, a topografia de uma superf\u00edcie rugosa propicia muitas mais oportunidades para que aconte\u00e7a o contato da mol\u00e9cula de \u00e1gua com o catalisador e ocorra, ent\u00e3o, a transfer\u00eancia de el\u00e9trons que gera o desprendimento de hidrog\u00eanio. \u201cO aumento da rugosidade do filme implica na forma\u00e7\u00e3o de uma maior quantidade de hidrog\u00eanio para uma mesma \u00e1rea geom\u00e9trica do catalisador\u201d, explica a professora Mascaro.\u00a0\u201cAl\u00e9m disso o comp\u00f3sito NiMo-NiCu apresentou alta estabilidade durante eletrolise prolongada\u201d, completa.<\/p>\n

\"Compara\u00e7\u00e3o
Compara\u00e7\u00e3o da rugosidade dos materiais NiMo (conhecido eletrocatalisador) e NiMo-NiCu (o catalisador desenvolvido pela equipe da UFSCar). Acima, imagens de microscopia eletr\u00f4nica de varredura. Embaixo, imagens de AFM.<\/figcaption><\/figure>\n

Em busca do material mais adequado\u00a0<\/strong><\/p>\n

A g\u00eanese da pesquisa remonta ao ano 2012, quando a professora Lucia e sua equipe do LIEC (Laborat\u00f3rio Interdisciplinar de Eletroqu\u00edmica e Cer\u00e2mica) se propuseram a encontrar um material que melhorasse a efici\u00eancia da produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio por hidr\u00f3lise da \u00e1gua, e que pudesse ser produzido por meio de eletrodeposi\u00e7\u00e3o \u2013 processo r\u00e1pido e vi\u00e1vel na escala industrial, no qual a professora Mascaro e seu grupo t\u00eam ampla expertise.<\/p>\n

Depois de desenvolver alguns revestimentos com ligas de n\u00edquel e ferro, e de fazer uma profunda revis\u00e3o na literatura cient\u00edfica, o grupo chegou \u00e0 conclus\u00e3o de que uma liga de n\u00edquel, molibd\u00eanio e cobre (Ni-Mo-Cu) deveria ser promissora em termos de atividade eletrocatal\u00edtica e robustez, conta a cientista. A equipe da UFSCar decidiu, ent\u00e3o, acrescentar o cobre \u00e0 liga Ni-Mo.<\/p>\n

Definido o material, a equipe mergulhou no estudo das condi\u00e7\u00f5es do processo de eletrodeposi\u00e7\u00e3o. De fato, um ponto chave para que a eletrodeposi\u00e7\u00e3o gere os resultados esperados \u00e9 definir corretamente a composi\u00e7\u00e3o da solu\u00e7\u00e3o na qual ocorre o processo. Nessa solu\u00e7\u00e3o, tamb\u00e9m conhecida como “banho de eletrodeposi\u00e7\u00e3o”, encontram-se, em forma de sais, os metais que ser\u00e3o depositados.<\/p>\n

Dessa maneira, a equipe produziu filmes com diversas concentra\u00e7\u00f5es de cobre, caracterizou todos eles e verificou o desempenho de cada um enquanto eletrocatalisador no desprendimento de hidrog\u00eanio. No final do estudo, os pesquisadores puderam determinar com seguran\u00e7a qual das \u201creceitas\u201d fora a mais bem-sucedida.<\/p>\n

O trabalho foi desenvolvido, principalmente, dentro do mestrado de Hugo Leandro Sousa Dos Santos<\/a>, orientado pela professora Mascaro e defendido em 2018 no Programa de P\u00f3s-Gradua\u00e7\u00e3o em Qu\u00edmica da UFSCar. A pesquisa contou com financiamento da FAPESP, inclusive por meio do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CMDF), da CAPES e do CNPq, e envolveu dois laborat\u00f3rios da UFSCar,\u00a0o LIEC e o Laborat\u00f3rio de Formula\u00e7\u00e3o e S\u00edntese Cer\u00e2mica (LaFSCer), ligado ao Departamento de Engenharia de Materiais.<\/p>\n

\"Os
Os autores do artigo. A partir da esquerda: Hugo Santos, Patricia Corradini, Marina Medina, Jeferson Dias e L\u00facia Mascaro.<\/figcaption><\/figure><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9:\u00a0\u00a0NiMo\u2013NiCu Inexpensive Composite with High Activity for Hydrogen Evolution Reaction. Hugo L. S. Santos, Patricia G. Corradini, Marina Medina, Jeferson A. Dias, and Lucia H. Mascaro. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020, 12, 15, 17492\u201317501. https:\/\/doi.org\/10.1021\/acsami.0c00262 Catalisando a […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8644"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8644"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8644\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8699,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8644\/revisions\/8699"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8644"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8644"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8644"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}