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Inovação Tecnológica

Nióbio funciona como catalisador em célula a combustível

Publicado em 09 dezembro 2019

Por José Tadeu Arantes | Agência FAPESP

O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio, concentrando aproximadamente 98% das reservas ativas do planeta, mas vende praticamente tudo como commodity, sem sequer arranhar a cadeia industrial do metal, que vai da composição de ligas metálicas aos aparelhos eletrônicos, turbinas de aviões e até supercondutores.

Outra substância de que o país dispõe em grande quantidade, mas pouco usa, é o glicerol, um subproduto de reações de saponificação de óleos ou gorduras na indústria de sabões e detergentes ou de reações de transesterificação na indústria de biodiesel. Neste caso, a situação é até pior, porque o glicerol é, muitas vezes, tratado como rejeito, de difícil descarte.

Felipe de Moura Souza, da Universidade Federal do ABC (UFABC), conseguiu agora juntar o nióbio e o glicerol em uma solução tecnológica promissora: a produção de células a combustível.

"Em princípio, a célula funcionará como uma pilha, alimentada por glicerol, para recarregar pequenos dispositivos eletrônicos, como telefones celulares ou laptops, podendo ser usada em regiões onde não há linha de transmissão elétrica. Depois, a tecnologia poderá ser adaptada para fornecer energia elétrica a automóveis e até a pequenas residências. Não há limites para aplicações no longo prazo," disse Felipe.

Cocatalisador

A célula converte em energia elétrica a energia química da reação de oxidação do glicerol [C3H8O3] no anodo e de redução do oxigênio [O2] do ar no cátodo, resultando, na operação completa, gás carbônico e água. A reação total é C3H8O3 (líquido) + 7/2 O2 (gasoso) -> 3 CO2 (gasoso) + 4 H2O (líquido).

"O nióbio [Nb] entra no processo como um cocatalisador, coadjuvando a ação do paládio [Pd], utilizado como ânodo na célula a combustível. A adição do nióbio possibilita reduzir pela metade a quantidade de paládio, barateando o custo da célula. Ao mesmo tempo, aumenta expressivamente sua potência. Mas sua principal contribuição é diminuir o envenenamento eletrocatalítico do paládio, resultante da oxidação de intermediários fortemente adsorvidos como o monóxido de carbono, no funcionamento de longa duração da célula," explicou o professor Mauro Coelho dos Santos, orientador do trabalho.

Do ponto de vista ambiental, que mais do que nunca deve ser um critério determinante nas escolhas tecnológicas, a célula a combustível alimentada por glicerol é considerada uma solução virtuosa, por poder substituir motores a combustão baseados em combustíveis fósseis. Contudo, o uso do paládio, um metal do grupo da platina que é raro e caro, ainda é um entrave à utilização da tecnologia em larga escala.

A 300 km/s rumo a um disco rígido de nióbio

Bibliografia:

Artigo: Niobium Enhances Electrocatalytic Pd Activity in Alkaline Direct Glycerol Fuel Cells

Autores: Felipe M. Souza, Paula Böhnstedt, Victor S. Pinheiro, Edson C. Paz, Luanna S. Parreira, Bruno L. Batista, Mauro C. Santos

Revista: ChemElectroChem

Vol.: 6, Issue 21

DOI: 10.1002/celc.201901254