Produção de hidrogênio verde a partir do tratamento eletroquímico de efluentes industriais

Resumo

A busca por sistemas de energia limpa em escala global é uma consequência do aumento expressivo na demanda global de energia e, neste cenário, o hidrogênio vem sendo considerado como uma fonte energética promissora. Contudo, a maior parte de sua produção ocorre a partir de fontes não renováveis, como o gás natural, sendo responsável pela emissão de grandes quantidades de CO2. Novas rotas para a geração sustentável de hidrogênio vêm sendo investigadas, dentre elas destaca-se a rota eletrolítica, em que a eletrólise da água é capaz de gerar H2 de alta pureza, conhecido como "hidrogênio verde", especialmente interessante para uso em células combustíveis, em que o H2 funcionaria como um vetor para o armazenamento de energia, para sua posterior conversão em eletricidade. Apesar de todas as vantagens, a ampla utilização do H2 eletrolítico ainda esbarra em seu custo elevado de produção. Visando tornar o H2 verde economicamente competitivo, neste projeto propõe-se estudar duas estratégias: 1) avaliação e teste de novos cátodos com maior poder eletrocatalítico para a reação de desprendimento de hidrogênio (RDH) e 2) modificação dos eletrolisadores convencionais, através da substituição da reação anódica de desprendimento de oxigênio (RDO), pela eletroxidação de compostos orgânicos poluentes presentes em efluentes industriais. Atuando de forma sinérgica, o eletrolisador proposto, além de produzir H2, contribuiria para solução de um problema ambiental. Neste projeto, diferentes cátodos e ânodos serão avaliados em um reator eletroquímico de fluxo, em escala semi-piloto. A produção de H2 será avaliada através da pureza e quantidade de gás gerado, enquanto a degradação do poluente orgânico será avaliada em termos da remoção de carbono orgânico total. A performance de ambos os processos será avaliada em função das principais variáveis operacionais que podem impactar a cinética, eficiência e consumo energético. (AU)