Desenvolvimento de protótipo por tecnologia de manufatura aditiva para monitoramento de gás hidrogênio e oxigênio produzidos durante o estudo da eletrólise da água

• Processo: 25/03058-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Juliano Alves Bonacin
• Beneficiário: Maria Eduarda Barbosa Cardoso
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Eletrólise da água Química de coordenação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletrólise da Água | oxidação da água | Produção de H2 | sensor de H2 | sensor de O2 | Química de Coordenação

Resumo

Em meio a busca por um mundo mais sustentável, o hidrogênio surge como uma alternativa muito importante e um símbolo de um futuro ecológico. No entanto, os benefícios ambientais associados ao hidrogênio estão intrinsecamente ligados à sua forma de obtenção. Atualmente, cerca de 95% do H2 produzido no mundo é obtido a partir de fontes fósseis (H2 cinza) e apenas 5% do hidrogênio mundial pode ser chamado de "verde" pois é obtido a partir de métodos livres de carbono. Isso se deve ao fato de que o custo do H2 verde obtido a partir da eletrólise da água é consideravelmente mais elevado do que os métodos convencionais que utilizam combustíveis fósseis. O sistema onde ocorre a eletrólise da água é conhecido como eletrolizador, que basicamente consiste em um cátodo e um ânodo separados por uma membrana imersa em um eletrólito, e apesar de terem uma boa maturidade tecnológica, pesquisa e desenvolvimento ainda são muito necessários para alcançar custos menores de produção de H2 utilizando esses dispositivos. Além disso, durante a avaliação de catalisadores e eletrolisadores, um dos maiores desafios é a utilização de métodos confiáveis e precisos para a quantificação dos gases evoluídos durante a reação, o oxigênio e hidrogênio. Neste contexto, a utilização de micro sensores de gases dissolvidos se destacam por garantirem medidas rápidas e precisas, entretanto um dos maiores desafios para a aplicação desses sensores é a obtenção de células eletroquímicas que possibilitem a realização de medidas confiáveis durante a eletrólise da água. Dessa maneira, a manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, se apresenta como uma técnica versátil e personalizável, que oferece alta flexibilidade no design e possibilita a fabricação de protótipos que possam facilitar essas medidas. Com isso, o objetivo dessa proposta é o design e o desenvolvimento de um protótipo por tecnologia de manufatura aditiva para auxiliar no monitoramento de gases oxigênio e hidrogênio produzidos durante o estudo da eletrólise da água. Para isso, iremos aplicar a técnica de Estereolitografia (SLA), utilizando resinas flexíveis e resistentes a diferentes ambientes químicos para o design do protótipo da célula eletroquímica do tipo H que garantirá a medida de gases utilizando micro sensores de H2 e O2, com alta eficiência. Além desses esforços, buscamos também avanços científicos, tecnológicos e excelência na formação acadêmica da aluna Maria Eduarda Barbosa Cardoso.