Bolsa ERC Consolidator para o Dr. Felix Gunkel e "Scrambled Oxs"
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O Dr. Felix Gunkel, da Divisão de Materiais Electrónicos do Instituto Peter Grünberg (PGI-7) do Forschungszentrum Jülich, recebeu uma Bolsa de Consolidação do Conselho Europeu de Investigação (ERC). Durante os próximos cinco anos, o seu projeto "Scrambled Oxs" receberá um financiamento de dois milhões de euros. O seu objetivo é utilizar uma nova conceção de materiais para desenvolver materiais particularmente estáveis e eficientes para a eletrólise da água - um processo fundamental para a produção ecológica de hidrogénio.
O hidrogénio é considerado um meio versátil de armazenamento de energia com potencial para substituir os combustíveis fósseis. É particularmente sustentável quando produzido por eletrólise, um processo em que a água é decomposta nos seus componentes utilizando eletricidade.
Para que este processo funcione, são necessários catalisadores - materiais que aceleram as reacções e que, idealmente, não são consumidos. A reação de evolução do oxigénio (REO), em que as moléculas de água são quebradas para libertar oxigénio, é uma etapa particularmente difícil do processo, exigindo muito excesso de energia. A quantidade de energia necessária e a duração em que um material permanece estável e, por conseguinte, eficaz, depende em grande medida da composição e da estrutura do catalisador.
"Venho do domínio da investigação em nanoelectrónica, onde aprendemos a fabricar estes materiais à medida com um elevado grau de precisão. Agora quero aplicar esta metodologia a questões relacionadas com a energia", afirma o Dr. Felix Gunkel. "Especialmente para a transição energética, precisamos de desenvolver materiais novos e poderosos e ultrapassar as fronteiras das disciplinas especializadas. Em Scrambled Oxs, estamos a utilizar os nossos conhecimentos para desenvolver novos materiais catalisadores para a eletrólise".
Este facto realça um dos pontos fortes do Forschungszentrum Jülich: os conhecimentos especializados de áreas como a nanoelectrónica, a investigação de materiais e a tecnologia energética estão concentrados num único local. O Scrambled Oxs é um exemplo de como esta proximidade promove a investigação interdisciplinar e, por sua vez, inovações pioneiras.
Dr. Felix Gunkel da Divisão de Materiais Electrónicos do Instituto Peter Grünberg (PGI-7)
Copyright: Forschungszentrum Jülich / Bernd Nörig
Uma nova abordagem: óxidos atomicamente precisos
O Dr. Gunkel está a concentrar-se em determinados óxidos no Scrambled Oxs - neste caso, compostos de metais com oxigénio. Muitos destes óxidos metálicos complexos, como as perovskitas e os espinélios, são candidatos promissores e podem ser muito activos quando se trata de libertar oxigénio durante a eletrólise. No entanto, envelhecem demasiado depressa e perdem rapidamente a sua estabilidade na sua forma convencional. É precisamente aqui que entra o projeto.
"Para aumentar a estabilidade dos catalisadores, temos de compreender melhor os processos que são cruciais para o envelhecimento e contrariá-los através da conceção de materiais específicos", afirma Gunkel.
A equipa de Gunkel está a desenvolver sistemas de camadas de óxido feitos à medida, nos quais a camada de óxido ativo é encerrada entre dois materiais estabilizadores. As camadas são empilhadas umas sobre as outras, como peças de Lego atómicas, e podem ser removidas como uma película, utilizando um processo inovador. Este novo conceito deriva das estruturas core-shell, um design versátil do campo da nanotecnologia que protege eficazmente materiais particularmente sensíveis.
Do material modelo ao elétrodo real
As membranas de óxido resultantes são esmagadas em flocos nanométricos e incorporadas num líquido para criar uma espécie de tinta catalítica - uma mistura líquida que pode ser utilizada para revestir eléctrodos. Esta "baralhação" direcionada cria um novo material compósito e deu o nome ao projeto Scrambled Oxs.
O compósito produzido desta forma permite, pela primeira vez, transferir as propriedades materiais dos óxidos em camadas para estruturas reais de eléctrodos e examiná-las em condições realistas - por outras palavras, exatamente como serão utilizadas mais tarde em electrolisadores. Só se um material se mantiver estável e ativo, não só no modelo de laboratório, mas também num elétrodo real, é que o consumo de energia pode ser reduzido e o tempo de funcionamento prolongado - ambos pré-requisitos fundamentais para uma produção mais eficiente e económica de hidrogénio verde.
O Scrambled Oxs preenche assim uma lacuna que persistia anteriormente: pela primeira vez, os materiais modelo podem também ser examinados em condições reais de reação, a fim de obter orientações concretas para o desenvolvimento de futuros catalisadores.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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