Um estudo que acaba de ser publicado apresenta um método mais rápido e econômico do que o convencional para produzir ânodos de alta performance para uso em eletrolisadores, equipamentos que geram hidrogênio a partir da divisão da molécula de água. O trabalho foi realizado dentro do programa Hidrogênio de Baixo Carbono do CINE.

Em um eletrolisador, o ânodo é o eletrodo no qual ocorre o desprendimento do oxigênio. Essa reação tem a função de gerar elétrons e prótons que são fundamentais para que ocorra a produção de hidrogênio no cátodo, mas ela precisa de grandes quantidades de energia para acontecer. Por esse motivo, a presença de catalisadores no ânodo é necessária e, quanto mais eficiente for o catalisador, menos energia será utilizada na produção de hidrogênio, reduzindo seu custo e impacto ambiental.

O ânodo desenvolvido neste novo trabalho consiste em um substrato de titânio revestido com um filme fino de óxidos de rutênio e manganês – uma combinação de materiais que garante alta atividade catalítica e durabilidade. Para chegar à melhor “receita”, a equipe científica testou diversas proporções de óxidos e três técnicas de tratamento térmico (em forno convencional, em micro-ondas e por laser), analisando os resultados das diferentes opções nas propriedades e desempenho dos ânodos obtidos.

Os experimentos comprovaram que os métodos alternativos (micro-ondas e laser) reduzem drasticamente o tempo de fabricação, resultando em menor consumo energético e, consequentemente, redução dos custos de produção dos eletrodos. Além disso, o estudo provou que essas técnicas de aquecimento geram ânodos mais ativos para a reação de desprendimento de oxigênio. “A principal contribuição deste estudo foi demonstrar que o método de aquecimento utilizado na síntese destes ânodos exerce forte influência sobre suas propriedades estruturais, morfológicas e eletrocatalíticas”, diz o professor Elton Sitta (UFSCar), pesquisador do CINE que liderou o trabalho.

Os ânodos foram avaliados em dois contextos que exigem catalisadores muito estáveis e ativos. Inicialmente, eles foram testados em condições semelhantes às encontradas em eletrolisadores do tipo PEM (Proton Exchange Membrane), que é uma das tecnologias mais promissoras para a produção de hidrogênio de baixo carbono. Posteriormente, eles foram testados em água do mar real – uma fonte de água particularmente interessante por evitar o consumo de água potável e aproveitar um recurso muito abundante no planeta.

“Os resultados mostraram que os filmes obtidos pelos métodos de micro-ondas e laser apresentam características particularmente interessantes para aplicações futuras em eletrolisadores que operam em meio ácido e de água do mar”, diz o professor Elton.

O trabalho reuniu grupos de pesquisa da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e da Universidade Tiradentes (UNIT), em Sergipe. Essa parceria permitiu combinar competências complementares que viabilizaram a realização de um estudo abrangente, contemplando desde a preparação dos materiais até a investigação detalhada de suas propriedades e a sua aplicação em condições reais. “Este tipo de colaboração fortalece a pesquisa nacional e contribui para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis para a produção de hidrogênio verde”, destaca Isabelle M. D. Gonzaga, pesquisadora de pós-doutorado do CINE que assina o artigo como primeira autora.

De acordo com o professor Elton, as técnicas alternativas utilizadas no trabalho têm potencial para tornar a fabricação de ânodos mais rápida, eficiente e economicamente competitiva. “Do ponto de vista industrial, o aquecimento por micro-ondas parece ser a alternativa mais facilmente adaptável para produção em larga escala, enquanto o uso de laser pode ser especialmente interessante em processos automatizados e contínuos de fabricação de eletrodos”, explica.

O trabalho contou com financiamento da Fapesp, Shell, CNPq, FINEP e CAPES, além do suporte estratégico da ANP.

Referência do artigo científico: Isabelle M.D. Gonzaga, Maria D.L. Santos, Roger Gonçalves, Lauren Moreti, Giancarlo R. Salazar-Banda, Katlin I.B. Eguiluz, Ernesto C. Pereira, Lucia H. Mascaro, Elton Sitta. Influence of the thermal synthesis method on the structure and electrocatalytic behavior of Ti/(RuO2)x(Mn3O4)1-x catalysts applied to acidic water oxidation. Electrochimica Acta, Volume 561, 2026. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2026.148686

Membros do CINE que participaram do trabalho: Isabelle M. D. Gonzaga (pós-doutoranda na UFSCar), Roger Gonçalves (pós-doutorando na UFSCar), Lauren Moreti (doutoranda na UFSCar), Ernesto C. Pereira (professor da UFSCar), Lucia H. Mascaro (professora da UFSCar) e Elton Sitta (professor da UFSCar).