Laboratório: elétrodo de níquel corta 99 % do custo do catalisador

Num laboratório sul-coreano, uma placa de níquel e cobalto faz um trabalho que a platina desempenha há décadas. O elétrodo separa a água em hidrogénio e oxigénio, e a equipa do Instituto Coreano de Investigação em Energia (KIER) afirma que o faz com 99 % menos custo de material do que os elétrodos de metais nobres. Os doutores Kyung-Soo Kang e Hyun-Jun Lee lideram o trabalho, publicado na Advanced Science. Segundo os próprios valores dos investigadores, o níquel custa cerca de 0,02 dólares por grama e o cobalto cerca de 0,05, contra cerca de 58 dólares da platina e 54 do ruténio.

O problema a resolver é uma química lenta. A eletrólise alcalina é a variante mais adequada às grandes instalações porque o seu equipamento é relativamente barato. Mas a água separa-se mais de 100 vezes mais devagar em meio alcalino do que em meio ácido, pelo que a reação precisa de um catalisador. A platina e o ruténio asseguram essa rapidez, e o seu preço é o que tem impedido o processo de escalar. A resposta do KIER é um elétrodo construído com duas camadas de atividade numa só superfície: óxido de níquel, que acelera a quebra das moléculas de água, e uma liga de níquel-cobalto, que ajuda a formação do hidrogénio. A etapa que limita toda a reação é a separação da água, e o óxido atua diretamente sobre ela.

Os números foram medidos no próprio equipamento da equipa. O elétrodo produz hidrogénio em quantidade igual à de um elétrodo de platina convencional, com cerca de 40 % da sobretensão, ou seja, a tensão extra que uma reação precisa para além do seu mínimo teórico. A equipa diz que isto o coloca entre os melhores elétrodos alcalinos sem metais nobres publicados nos últimos três anos. Numa célula unitária de 8,7 centímetros, a tensão da célula foi 11 % inferior à de uma célula com elétrodo de níquel convencional. Após 600 ciclos de arranque e paragem, o desempenho manteve-se estável, um teste que pretende imitar uma instalação alimentada por eletricidade eólica ou solar intermitente.

Para o leitor, o essencial é o que isto pode mudar no preço do hidrogénio verde. A equipa afirma que a tecnologia poderia permitir à Coreia do Sul obter em casa os materiais essenciais da eletrólise alcalina, já que o setor depende muito das importações, e poderia reduzir os custos de produção. Lee afirma que a equipa fabricou elétrodos de 40 centímetros e está a otimizar o processo para a produção em massa comercial, com um próximo objetivo de 5000 cm² para sistemas de escala megawatt. A publicação não indica datas para essa etapa, e os números até agora provêm do laboratório. Uma célula em laboratório não é uma instalação a funcionar durante anos, e uma redução de 99 % no custo do material não significa, por si só, uma redução de 99 % no custo de produção do hidrogénio. São esses os testes que ainda estão por vir.