As descobertas, publicadas no periódico Hydrogen, podem aproximar o uso industrial generalizado do hidrogênio da realidade.

Considerado uma fonte de energia limpa com aplicações promissoras em células de combustível, o hidrogênio pode ser usado industrialmente e em larga escala, mas métodos de purificação eficientes e acessíveis são essenciais para sua aplicação, explicaram os cientistas da TPU.

Os métodos atuais de produção de hidrogênio geralmente produzem misturas de gases que devem ser separadas para obter hidrogênio puro. Uma das soluções mais promissoras é o uso de membranas metálicas, compostas de ligas multicomponentes, para isolar o hidrogênio de outros gases.

A equipe da TPU sintetizou novas ligas de alta entropia — compreendendo cinco ou mais elementos — para criar membranas capazes de extrair hidrogênio ultrapuro.

Os pesquisadores examinaram ligas feitas de nióbio, níquel, titânio, vanádio, cobalto e zircônio, analisando a relação entre sua composição, estrutura e permeabilidade ao hidrogênio.

De acordo com os pesquisadores, as ligas recentemente desenvolvidas são altamente promissoras devido à sua combinação de estabilidade e permeabilidade ao hidrogênio, comparável ao paládio puro e próxima do desempenho de ligas caras de paládio-prata.

Os materiais também exibem alta resistência à fragilização por hidrogênio — um processo em que os metais se degradam devido à exposição ao hidrogênio.

A importância dos resultados obtidos pela equipe de pesquisa está na criação de materiais que são economicamente eficientes e de alto desempenho, observaram os autores do estudo.

"A maioria dos metais é impermeável a gases, mas alguns permitem que o hidrogênio passe enquanto bloqueiam moléculas maiores como dióxido de carbono e nitrogênio", explicou Egor Kashkarov, chefe do Laboratório de Materiais Promissores e Segurança de Sistemas de Energia de Hidrogênio da TPU. "Ao projetar ligas com proporções específicas de componentes, podemos atingir alta permeabilidade ao hidrogênio, resistência à fragilização e baixo custo."

Ao contrário de outras pesquisas, o trabalho da equipe da TPU vai além da síntese de ligas de alta entropia. Sua abordagem estabelece princípios fundamentais para entender o comportamento do hidrogênio nas ligas, com base em sua composição, o que é crítico para prever as propriedades de materiais futuros.

No longo prazo, os pesquisadores planejam projetar e fabricar um protótipo de filtro de hidrogênio baseado em ligas de alta entropia em 2025, com testes no mundo real programados para 2026.

Se o protótipo provar ser eficiente e economicamente viável, o próximo passo será comercializar tecnologias de separação por membrana usando as ligas avançadas.

Por Sputinik Brasil