Estudo de pesquisadores brasileiros mostra que a combinação de metais abundantes pode substituir catalisadores à base de platina, tornando a geração de hidrogênio verde mais acessível e escalável.

A busca por alternativas mais econômicas para a produção de hidrogênio verde ganhou um novo impulso com uma pesquisa conduzida por cientistas ligados ao Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF). O estudo revela que ligas formadas por metais abundantes, como ferro e níquel, podem desempenhar um papel estratégico na substituição de materiais nobres e caros, como a platina, atualmente utilizada em catalisadores de alta eficiência.

O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP e sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

Publicados em fevereiro no International Journal of Hydrogen Energy, os resultados mostram que a combinação controlada de ferro e níquel permite ajustar com precisão a interação entre o hidrogênio e a superfície do catalisador. Esse controle é considerado essencial para otimizar a chamada reação de evolução de hidrogênio, etapa fundamental na produção do combustível a partir da água.

Nesse processo, os átomos de hidrogênio se unem para formar moléculas gasosas que se desprendem da superfície do material. Quanto mais eficiente for essa reação, maior será o potencial de produção de hidrogênio verde em larga escala.

Atualmente, os catalisadores mais eficientes para essa finalidade utilizam metais nobres, principalmente a platina. Embora apresentem excelente desempenho, esses materiais têm custo elevado e disponibilidade limitada, fatores que dificultam a expansão da tecnologia.

Para enfrentar esse desafio, os pesquisadores recorreram a simulações computacionais de alta precisão para investigar o comportamento de diferentes ligas metálicas. O objetivo era identificar combinações capazes de reproduzir a eficiência dos materiais nobres utilizando elementos mais abundantes e acessíveis.

As análises mostraram que a liga de ferro e níquel apresenta uma característica particularmente promissora: a força com que o hidrogênio se fixa temporariamente à superfície do material pode ser ajustada simplesmente alterando a proporção entre os dois metais. Esse fenômeno, conhecido como adsorção, é um dos principais indicadores da eficiência catalítica.

Segundo os autores, a possibilidade de controlar essa interação de forma precisa abre caminho para o desenvolvimento de catalisadores mais baratos, eficientes e viáveis para aplicações industriais.

Além dos resultados práticos, o trabalho reforça a importância da modelagem computacional no chamado design racional de materiais, abordagem que permite prever propriedades e comportamentos de novos compostos antes mesmo de sua produção em laboratório.

A estratégia pode acelerar significativamente o desenvolvimento de tecnologias voltadas ao hidrogênio verde, considerado um dos principais vetores energéticos para a descarbonização de setores como transporte, indústria e geração de energia.

O artigo científico, intitulado Tuning hydrogen adsorption through synergy in non-noble bimetallic substrates, está disponível na plataforma ScienceDirect.