Cientistas investigam uma maneira melhor de liberar hidrogênio armazenado em folhas de boreto de hidrogênio


Rumo a uma maneira melhor de liberar o hidrogênio armazenado em folhas de boreto de hidrogênio

Os filmes HB podem ser aplicados como transportadores seguros, econômicos e leves para H2 transporte e armazenamento. Crédito: Tóquio Tech

A ameaça iminente das alterações climáticas motivou cientistas de todo o mundo a procurar alternativas mais limpas aos combustíveis fósseis, e muitos acreditam que o hidrogénio é a nossa melhor aposta. Como recurso energético amigo do ambiente, o hidrogénio (H2) pode ser usado em veículos e usinas elétricas sem liberar dióxido de carbono na atmosfera.

No entanto, armazenar e transportar H2 de forma segura e eficiente continua a ser um desafio. O hidrogénio gasoso comprimido representa um risco significativo de explosão e fuga, enquanto o hidrogénio líquido deve ser mantido a temperaturas extremamente baixas, o que é dispendioso. Mas e se pudéssemos armazenar hidrogénio diretamente na composição molecular de outros materiais líquidos ou sólidos?

Esse foi o foco de uma equipe de cientistas do Japão que, em estudo recente publicado na revista Pequeno, investigou o potencial das folhas de boreto de hidrogênio (HB) como transportadores práticos de hidrogênio. Armazenar hidrogênio em folhas de HB não é um conceito inteiramente novo, e muitos aspectos de suas aplicações potenciais como transportadores de hidrogênio já foram estudados. No entanto, retirar o hidrogênio das folhas é a parte complicada.

O aquecimento em altas temperaturas ou forte iluminação ultravioleta (UV) é necessário para liberar hidrogênio (H2) das folhas HB. No entanto, ambas as abordagens têm desvantagens inerentes, como alto consumo de energia ou H incompleto2 liberar.

Assim, a equipe mergulhou em uma alternativa potencial: a liberação eletroquímica. Com base no mecanismo de H induzido por UV2 liberação de folhas de HB, a equipe especulou que a injeção de elétrons de um eletrodo catódico em nanofolhas de HB por uma fonte de energia elétrica poderia ser uma maneira superior de liberar H2 em comparação com a irradiação UV ou aquecimento.

Com base nesta teoria, os pesquisadores dispersaram folhas de HB em acetonitrila – um solvente orgânico – e aplicaram uma voltagem controlada à dispersão. Esses experimentos revelaram que quase todos os elétrons injetados no sistema eletroquímico foram usados ​​para converter H+ íons das folhas HB em H2 moléculas. Notavelmente, a eficiência Faradaica deste processo, que mede quanta energia elétrica é convertida em energia química, foi superior a 90%.

A equipe também conduziu experimentos de rastreamento de isótopos para confirmar que o H liberado eletroquimicamente2 originado das folhas HB e não através de alguma outra reação química. Além disso, eles também empregaram microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons de raios X para caracterizar as folhas antes e depois do H2 liberação, produzindo mais insights sobre os mecanismos subjacentes do processo.

Estas descobertas contribuem para o desenvolvimento de transportadores de hidrogénio leves e seguros, com baixo consumo de energia. Embora a equipe tenha estudado a forma dispersa das folhas HB no artigo publicado, as descobertas atuais são aplicáveis ​​a sistemas de filme ou folhas HB a granel para H2 liberar. Além disso, a equipe investigará a capacidade de recarga das folhas HB após a desidrogenação em um estudo futuro.

Mais Informações:
Satoshi Kawamura et al, Liberação eletrolítica de hidrogênio de folhas de boreto de hidrogênio, Pequeno (2024). DOI: 10.1002/smll.202310239

Informações do diário:
Pequeno

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Tóquio

Citação: Cientistas investigam uma maneira melhor de liberar hidrogênio armazenado em folhas de boreto de hidrogênio (2024, 9 de fevereiro) recuperado em 9 de fevereiro de 2024 em https://phys.org/news/2024-02-scientists-hydrogen-boride-sheets.html

Este documento está sujeito a direitos autorais. Além de qualquer negociação justa para fins de estudo ou pesquisa privada, nenhuma parte pode ser reproduzida sem permissão por escrito. O conteúdo é fornecido apenas para fins informativos.



Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *