Brasiilia on maailma suurim nioobiumitootja ja talle kuulub umbes 98 protsenti planeedi aktiivsetest varudest. Seda keemilist elementi kasutatakse metallisulamites, eriti kõrgtugevas terases, ja peaaegu piiramatul hulgal kõrgtehnoloogilistes rakendustes alates mobiiltelefonidest kuni lennukimootoriteni. Brasiilia ekspordib suurema osa oma toodetud nioobiumist selliste kaupadena nagu ferronioobium.

Teine aine, mida Brasiilias on samuti suurtes kogustes, kuid vähekasutatud, on glütserool, mis on seebi- ja pesuvahenditetööstuses õli ja rasva seebistamisel ning biodiislitööstuses ümberesterdamise reaktsioonide kõrvalsaadus. Sel juhul on olukord veelgi hullem, sest glütserool visatakse sageli jäätmetena ära ja suurte koguste nõuetekohane kõrvaldamine on keeruline.

Brasiilias São Paulo osariigis ABC föderaalses ülikoolis (UFABC) läbi viidud uuring ühendas nioobiumi ja glütserooli paljutõotava tehnoloogilise lahendusena kütuseelementide tootmiseks. Uuringut kirjeldav artikkel pealkirjaga "Nioobium suurendab elektrokatalüütilist Pd aktiivsust leeliselistes otseglütserooli kütuseelementides" avaldatakse ajakirjas ChemElectroChem ja see on ajakirja kaanel.

"Põhimõtteliselt töötab element nagu glütseroolkütusel töötav aku väikeste elektrooniliste seadmete, näiteks mobiiltelefonide või sülearvutite, laadimiseks. Seda saab kasutada piirkondades, mis ei ole elektrivõrguga kaetud. Hiljem saab tehnoloogiat kohandada elektrisõidukite käitamiseks ja isegi kodude toiteallikaks. Pikemas perspektiivis on võimalikke rakendusi piiramatult,“ ütles artikli esimene autor, keemik Felipe de Moura Souza. Souzal on otsene doktorikraadi stipendium São Paulo Research Foundationilt – FAPESP.

Rakus muundatakse anoodis glütserooli oksüdatsioonireaktsioonist ja katoodis õhuhapniku redutseerimisest tulenev keemiline energia elektrienergiaks, jääkaineteks jääb vaid süsinikgaas ja vesi. Täielik reaktsioon on C3H8O3 (vedel glütserool) + 7/2 O2 (gaashapnik) → 3 CO2 (süsinikgaas) + 4 H2O (vedel vesi). Protsessi skemaatiline esitus on näidatud allpool.

"Nioobium [Nb] osaleb protsessis kokatalüsaatorina, aidates kaasa kütuseelemendi anoodina kasutatava pallaadiumi [Pd] toimele. Nioobiumi lisamine võimaldab pallaadiumi kogust poole võrra vähendada, alandades raku maksumust. Samal ajal suurendab see oluliselt raku võimsust. Kuid selle peamine panus on pallaadiumi elektrolüütilise mürgistuse vähenemine, mis tuleneb raku pikaajalisel töötamisel tugevalt adsorbeeruvate vaheühendite (nt süsinikmonooksiidi) oksüdatsioonist,” ütles UFABC professor Mauro Coelho dos Santos. , Souza otsese doktorikraadi väitekirja nõustaja ja uuringu juhtivteadur.

Keskkonna seisukohast, mis peaks rohkem kui kunagi varem olema tehnoloogiliste valikute otsustav kriteerium, peetakse glütserooli kütuseelementi kasulikuks lahenduseks, kuna see võib asendada fossiilkütustel töötavaid sisepõlemismootoreid.