Бразилия е най-големият производител на ниобий в света и притежава около 98 процента от активните запаси на планетата. Този химичен елемент се използва в метални сплави, особено стомана с висока якост, и в почти неограничен набор от високотехнологични приложения от мобилни телефони до авиационни двигатели. Бразилия изнася по-голямата част от ниобия, който произвежда под формата на стоки като ферониобий.

Друго вещество, което Бразилия също има в големи количества, но се използва недостатъчно, е глицеролът, страничен продукт от осапунването на масло и мазнини в производството на сапуни и перилни препарати и от реакциите на трансестерификация в производството на биодизел. В този случай ситуацията е още по-лоша, тъй като глицеролът често се изхвърля като отпадък и правилното изхвърляне на големи количества е сложно.

Проучване, проведено във Федералния университет на ABC (UFABC) в щата Сао Пауло, Бразилия, комбинира ниобий и глицерол в обещаващо технологично решение за производството на горивни клетки. Статия, описваща изследването, озаглавена „Ниобият повишава електрокаталитичната активност на Pd в алкални директни глицеринови горивни клетки“, е публикувана в ChemElectroChem и е представена на корицата на списанието.

„По принцип клетката ще работи като захранвана с глицерол батерия за презареждане на малки електронни устройства като мобилни телефони или лаптопи. Може да се използва в райони, които не са обхванати от електрическата мрежа. По-късно технологията може да бъде адаптирана за управление на електрически превозни средства и дори за захранване на домовете. Има неограничени потенциални приложения в дългосрочен план“, каза химикът Фелипе де Моура Соуза, първият автор на статията. Соуза има директна докторска стипендия от Изследователската фондация на Сао Пауло—FAPESP.

В клетката химическата енергия от реакцията на окисление на глицерол в анода и намаляването на кислорода във въздуха в катода се преобразува в електричество, оставяйки само въглероден газ и вода като остатъци. Пълната реакция е C3H8O3 (течен глицерол) + 7/2 O2 (кислород) → 3 CO2 (въглероден газ) + 4 H2O (течна вода). Схематично представяне на процеса е показано по-долу.

„Ниобият [Nb] участва в процеса като кокатализатор, подпомагайки действието на паладия [Pd], използван като анод на горивната клетка. Добавянето на ниобий позволява количеството паладий да бъде намалено наполовина, намалявайки цената на клетката. В същото време значително увеличава мощността на клетката. Но неговият основен принос е намаляването на електролитното отравяне на паладия, което е резултат от окисляването на междинни продукти, които са силно адсорбирани при продължителна работа на клетката, като въглероден окис“, каза Мауро Коелю дос Сантос, професор в UFABC , съветник на дисертацията за пряката докторска степен на Соуза и главен изследовател на изследването.

От гледна точка на околната среда, която повече от всякога трябва да бъде решаващ критерий за технологичен избор, глицероловата горивна клетка се счита за добро решение, тъй като може да замени двигателите с вътрешно горене, задвижвани от изкопаеми горива.