Gerando eletricidade diretamente de metilciclohexano usando SOFC

A geração direta requer menos energia do que a reação de desidrogenação do MCH.

Pesquisadores japoneses geraram com sucesso eletricidade diretamente do metilciclohexano, um hidreto orgânico, usando células a combustível de óxido sólido (SOFC) com energia mais baixa do que as reações convencionais de desidrogenação catalítica.

A geração de energia por células de combustível que utilizam hidrogénio é uma das tecnologias-chave para a concretização de uma sociedade de baixo carbono. É abundante e versátil e emite apenas água quando utilizado como combustível.

No entanto, para difundir uma sociedade do hidrogénio, é tão importante desenvolver infraestruturas de hidrogénio como desenvolver células de combustível. Existem vários transportadores de hidrogênio que estão sendo investigados atualmente para esse fim, incluindo gás hidrogênio de alta pressão, hidrogênio líquido, amônia, ácido fórmico e hidretos orgânicos.

Em particular, espera-se que o metilciclohexano (MCH), um dos hidretos orgânicos, seja um excelente transportador de hidrogênio que pode transportar e armazenar hidrogênio com segurança e eficiência. A desidrogenação do MCH sob a presença de um catalisador produz hidrogênio e tolueno como subproduto, e então eletricidade é gerada a partir desse hidrogênio.

No entanto, o processo de desidrogenação é uma reação endotérmica, e a perda irrecuperável de energia, bem como as instalações necessárias para a reação, são problemas.

Recentemente, pesquisadores da Universidade Waseda, no Japão, conseguiram usar SOFC para gerar eletricidade diretamente a partir do metilciclohexano, ao mesmo tempo que recuperam o tolueno para que possa ser reutilizado. Espera-se que esta pesquisa não apenas reduza as necessidades de energia, mas também abra novas possibilidades para a síntese química usando células de combustível.

A equipe de pesquisa tentou realizar dois processos simultaneamente em uma célula a combustível: desidrogenação de hidretos orgânicos, uma reação endotérmica, e geração de eletricidade, uma reação exotérmica. Para conseguir isso, eles usaram uma célula a combustível de óxido sólido suportada por ânodo que operava a uma temperatura mais alta do que uma célula a combustível de eletrólito polimérico.

A equipe conseguiu operá-lo em uma temperatura que não permitia a pirólise de hidretos orgânicos e em condições que impediam a deposição de carbono nos eletrodos. Eles relataram que a proporção de produção de tolueno para benzeno foi de 94:6, o que é um feito significativo.

Essas descobertas indicam que uma SOFC extrai com sucesso elétrons diretamente do MCH e gera eletricidade utilizando a função de condução de íons de oxigênio da SOFC. Este método mostra o potencial de geração de eletricidade sem a necessidade de instalações de desidrogenação e com menos energia necessária do que a desidrogenação MCH assistida por catalisador convencional.

“As células de combustível têm sido estudadas e desenvolvidas como dispositivos que produzem eletricidade altamente eficiente e livre de carbono através da reação eletroquímica de hidrogênio e oxigênio. Neste estudo, demonstramos que este dispositivo pode ser aplicado para controlar reações de desidrogenação de hidretos orgânicos e reações de substituição de oxigênio de anéis aromáticos. No futuro, uma nova química sintética poderá ser criada através da aplicação de células de combustível”, conclui o professor Akihiko Fukunaga, que liderou a investigação.

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