Niobium bruges som katalysator i brændselsceller

Brasilien er verdens største producent af niobium og har omkring 98 procent af de aktive reserver på planeten. Dette kemiske element bruges i metallegeringer, især højstyrkestål, og i et næsten ubegrænset udvalg af højteknologiske applikationer fra mobiltelefoner til flymotorer. Brasilien eksporterer det meste af det niob, det producerer, i form af råvarer som ferroniob.

Et andet stof, Brasilien også har i rigelige mængder, men underbrug er glycerol, et biprodukt af olie- og fedtforsæbning i sæbe- og vaskemiddelindustrien, og transesterificeringsreaktioner i biodieselindustrien. I dette tilfælde er situationen endnu værre, fordi glycerol ofte kasseres som affald, og korrekt bortskaffelse af store mængder er kompleks.

En undersøgelse udført på Federal University of the ABC (UFABC) i São Paulo State, Brasilien, kombineret niobium og glycerol i en lovende teknologisk løsning til produktion af brændselsceller. En artikel, der beskriver undersøgelsen, med titlen "Niobium øger elektrokatalytisk Pd-aktivitet i alkaliske direkte glycerolbrændselsceller, " er offentliggjort i ChemElectroChem og vist på forsiden af ​​bladet.

"I princippet, cellen vil fungere som et glycerol-drevet batteri til at genoplade små elektroniske enheder såsom mobiltelefoner eller bærbare computere. Den kan bruges i områder, der ikke er dækket af elnettet. Senere kan teknologien tilpasses til at køre elektriske køretøjer og endda til at levere strøm til hjem. Der er ubegrænsede potentielle applikationer i det lange løb, "kemiker Felipe de Moura Souza, første forfatter til artiklen fortalte. Souza har et direkte doktorgradsstipendium fra São Paulo Research Foundation-FAPESP.

I cellen, kemisk energi fra glyceroloxidationsreaktionen i anoden og luftiltreduktion i katoden omdannes til elektricitet, efterlader kun kulgas og vand som rester. Den fuldstændige reaktion er C ₃ H ₈ O ₃ (flydende glycerol) + 7/2 O ₂ (iltgas) → 3 CO ₂ (kulgas) + 4 H ₂ O (flydende vand). En skematisk fremstilling af processen er vist nedenfor.

"Niobium [Nb] deltager i processen som en co-katalysator, hjælper med virkningen af ​​palladium [Pd], der bruges som brændselscelleanode. Tilsætningen af ​​niobium gør det muligt at halvere mængden af ​​palladium, sænke prisen på cellen. Samtidig øger det cellens kraft betydeligt. Men dets vigtigste bidrag er en reduktion i den elektrolytiske forgiftning af palladium, der skyldes oxidation af mellemprodukter, der er stærkt adsorberet i langvarig drift af cellen, såsom kulilte, " sagde Mauro Coelho dos Santos, professor ved UFABC, afhandlingsrådgiver for Souzas direkte doktorgrad, og hovedefterforsker for undersøgelsen.

Fra et miljømæssigt synspunkt, som mere end nogensinde burde være et afgørende kriterium for teknologiske valg, glycerol brændselscellen betragtes som en god løsning, fordi den kan erstatte forbrændingsmotorer drevet af fossile brændstoffer.