Pesquisa investigou efeitos da adição de níquel na conversão do metano com cogeração de energia

A divisão de Metano a Produtos (M2P) do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) tem, como um de seus focos, a investigação da aplicação de células a combustível como reatores para, concomitantemente à geração de energia elétrica, converter metano em produtos de maior valor agregado, especialmente o metanol. Este é um campo novo na pesquisa em todo o mundo, em que, portanto, referências ainda são escassas e os estudos precisam começar dos níveis mais fundamentais. Nele, um dos grandes desafios é a compreensão do funcionamento de diferentes materiais utilizados como catalisadores das reações eletroquímicas que compõem os eletrodos dessas células.

Neste sentido, artigo publicado recentemente por integrantes da M2P buscou a compreensão dos efeitos da adição de níquel a catalisadores a base de paládio suportados em carbono (PdNi/C) na conversão do metano a metanol e na cogeração de energia em células a combustível. Para tanto, os pesquisadores testaram diferentes composições para estes catalisadores destinado ao ânodo dos reatores, e realizaram experimentos voltados a dois grandes objetivos: a caracterização dos materiais sintetizados, com uso de técnicas como difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão, e a aplicação de tecnologias in situ para investigação dos produtos das reações concretizadas no reator, ou seja, o uso de equipamentos que permitem acompanhar a formação de diferentes produtos decorrente das reações eletroquímicas logo após a inserção do metano na célula a combustível e desses produtos deixarem o reator.

Neste caso, usando as técnicas de DEMS (espectroscopia de massas eletroquímica diferencial) e FTIR (espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier), os pesquisadores identificaram e mensuraram a formação de metanol, CO2 e formiato de potássio, e obtiveram, dentre outros resultados, a constatação de que há queda na produção de metanol conforme é aumentada a quantidade de níquel no material, ao mesmo tempo que há elevação na quantidade de energia gerada. O detalhamento destes resultados pode ser conferido no artigo publicado no Journal of Colloid and Interface Science.

“Nossas pesquisas se dão em um campo muito inovador, em que quase tudo está por ser feito. Neste sentido, tem sido gratificante obter resultados importantes, que têm levado a muitas oportunidades, de publicação e, também, de cooperação, inclusive internacional, como é o caso deste artigo, em que temos colaboração com a Scuola di Scienza dei Materiali de Gênova, Itália”, registra Monique Carolina Lima dos Santos, primeira autora do artigo e doutoranda no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Além do uso na conversão de metano, os materiais pesquisados por Santos têm apresentado alto potencial de conversão de CO2 em produtos, de acordo com os resultados obtidos.

A pós-graduanda é orientada por Almir Oliveira Neto, do IPEN, que também assina o trabalho e coordena projeto de pesquisa na M2P. Os demais autores do IPEN são os pesquisadores de pós-doutorado Rodrigo Fernando Brambilla de Souza e Andrezza S. Ramos; os estudantes Camila Godoi e Hyung Khan (respectivamente bolsistas de treinamento técnico e iniciação científica; além de Ermete Antolini, da instituição genovesa.

Foto: Monique Carolina Lima Santos durante experimento no Centro de Células a Combustível e Hidrogênio do IPEN (Arquivo pessoal)