As células de combustível são sistemas com potencial para substituir as baterias dos telemóveis, computadores portáteis e veículos. Convertem a energia produzida pela combinação de oxigénio e hidrogénio em eletricidade. No entanto, existem desafios actuais no armazenamento seguro do hidrogénio, embora uma boa opção seja utilizar uma infra-estrutura que gere gás hidrogénio dentro da própria célula de combustível.
Nestes casos, o metanol é normalmente utilizado como matéria-prima. Por exemplo, em vez de abastecer os veículos ou os telemóveis com hidrogénio, pode ser adicionado metanol, convertendo-o em hidrogénio, conforme necessário. Agora, investigadores da Universidade do País Basco (UPV/EHU) desenvolveram um dispositivo para melhorar este processo.
Desenvolveram uma infraestrutura especial: um reator composto por microcanais. O microrreator resultante é cem vezes mais pequeno do que um sistema de reator convencional. O tamanho do reator é crucial para todos estes dispositivos móveis. “Desenvolver um reactor composto por microcanais não é tarefa fácil”, explicou Oihane Sanz, investigador do Departamento de Química Aplicada da Universidade do País Basco (UPV/EHU). “É essencial selecionar cuidadosamente os materiais, maquinar os microcanais, montar o sistema e aplicar o revestimento catalítico, entre outras coisas.”.
Como referido, estes reatores compostos por microcanais ajudam a melhorar a transferência de calor na conversão de metanol em hidrogénio. Graças a isto, a temperatura da reação é controlada adequadamente, minimizando os pontos quentes onde o monóxido de carbono (CO) é produzido. Se o CO for gerado juntamente com o hidrogénio, pode contaminar a célula de combustível e impedir o seu correto funcionamento, interrompendo a produção de energia.
Um catalisador estável
Da mesma forma, a escolha de um catalisador e a utilização de um método de colocação adequado são essenciais para que a reação ocorra da forma mais eficiente possível. “Um dos maiores desafios com estes reatores de microcanais é a introdução do catalisador em canais tão pequenos. É por isso que o objetivo desta investigação foi projetar um catalisador estável e instalá-lo no sistema da melhor forma possível”, explica Sanz.
Nos processos de produção de hidrogénio a partir de metanol, são utilizados catalisadores de paládio (Pd), como neste caso. Especificamente, foi utilizado o PdZnO. Frequentemente, "ao integrar catalisadores em reatores compostos por microcanais, perdem-se as características dos catalisadores. No entanto, com os catalisadores utilizados neste estudo, para além de mantermos as suas características, conseguimos realizar o processo com facilidade", acrescenta.
Com a infraestrutura e o catalisador adequados, o microrreator projetado produz 30 unidades de hidrogénio líquido por mercúrio (Hg); a conversão do metanol é de 95% e a conversão do monóxido de carbono (CO) é inferior a 1%. "É muito importante controlar a produção de monóxido de carbono, pois pode contaminar a célula de combustível", destaca Sanz.
“Já foram documentados sistemas que produzem uma maior quantidade de hidrogénio (12-50 lH2/hg), mas a conversão de metanol é menor (cerca de 80% e, em alguns casos, tão baixa como 4%) e, além disso, são gerados produtos marginais”, acrescenta Sanz, que destaca como este projeto “nos permite desenvolver um processo mais limpo, seguro e menos dispendioso”.
A investigação foi realizada pelo Departamento de Química Aplicada da Faculdade de Ciências Químicas da Universidade do País Basco (UPV/EHU), liderado pelo Professor Mario Montes. Colaboraram ainda o grupo liderado pelo Professor José Antonio Odriozola (ICMS, Centro Conjunto EUA-CSIC) da Universidade de Sevilha e o grupo liderado pelos Professores Gurutze Arzamendi e Luis M. Gandia da Universidade Pública de Navarra.
Referência bibliográfica
FJ Echave, O. Sanz, M. Montes. “Revestimento de reatores de microcanais com catalisador PdZnO para a reforma a vapor do metanol” Applied Catalysis A: General: 159 -167 2014.
Fonte: Agência SINC
