Aço como fonte de energia limpa: manufatura aditiva de eletrocatalisadores para produção de hidrogênio verde e redução de CO2

• Processo: 25/04646-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Kahl Dick Zilnyk
• Beneficiário: Leonardo Shoji Aota
• Instituição Sede: Divisão de Engenharia Mecânica (IEM). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/06984-6 - Desenvolvimento da cadeia de produção de produção de componentes metálicos por manufatura aditiva, AP.NPOP
• Assunto(s): Catálise Hidrólise Impressão tridimensional Redução de CO2 Mudança de fase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise | hidrólise | Manufatura Aditiva | Redução de CO2 | Transformações de fase | 15-5 Ph | Transformações de fase

Resumo

O hidrogênio é um combustível renovável promissor para substituir os combustíveis fósseis e minimizar os efeitos das mudanças climáticas, já que produz apenas água como produto após a sua oxidação. Além disso, para zerar a emissão de CO2 oriundos das tecnologias atualmente empregadas, faz-se necessário removê-lo da atmosfera, idealmente gerando um produto de valor agregado via redução eletroquímica de CO2. Entretanto, eletrocatalisadores utilizados em ambas as reações são normalmente produzidos por rotas de síntese complexas, caras e dificilmente escaláveis. Neste projeto, propomos o uso de um material com ampla utilização industrial, o aço inoxidável de ultra-alta resistência mecânica 15-5 PH, e de uma técnica já consolidada de manufatura aditiva, a fusão a laser em leito de pó. Estruturas giróides e estocásticas serão produzidas a fim de gerar uma alta área superficial para melhorar a performance de produção de hidrogênio verde e de redução de CO2, ao mesmo tempo em que resultam em uma elevada relação de resistência mecânica por peso. Os parâmetros de processo e o tratamento térmico posterior serão ajustados para oferecer uma gama de microestruturas, submetendo o material a uma oxidação controlada em meio gasoso ou aquoso. A estratégia consiste em usar os elementos de liga presentes na matriz ou em precipitados para formar centros ativos de eletrocatálise, como CuOx e NiOx para a hidrólise e a redução de CO2, otimizando a performance e a estabilidade do eletrocatalisador. Com o sucesso deste projeto, visa-se produzir eletrocatalisadores de baixo custo, de síntese facilmente escalável e que ainda possam ter função estrutural.