ברזיל היא היצרנית הגדולה בעולם של ניוביום ומחזיקה בכ-98% מהעתודות הפעילות על פני כדור הארץ. אלמנט כימי זה משמש בסגסוגות מתכת, במיוחד פלדה בעלת חוזק גבוה, ובמגוון כמעט בלתי מוגבל של יישומי היי-טק מטלפונים סלולריים ועד למנועי מטוסים. ברזיל מייצאת את רוב הניוביום שהיא מייצרת בצורה של סחורות כמו פרוניוביום.

חומר נוסף שגם בברזיל יש בכמויות גדולות אך בשימוש נמוך הוא גליצרול, תוצר לוואי של כינון שמן ושומנים בתעשיית הסבון והדטרגנטים, ושל תגובות טרנסיפיקציה בתעשיית הביודיזל. במקרה זה המצב גרוע אף יותר מכיוון שגליצרול נזרק לרוב כפסולת, וסילוק נכון של כמויות גדולות הוא מורכב.

מחקר שנערך באוניברסיטה הפדרלית של ה-ABC (UFABC) במדינת סאו פאולו, ברזיל, שילב ניוביום וגליצרול בפתרון טכנולוגי מבטיח לייצור תאי דלק. מאמר המתאר את המחקר, שכותרתו "ניוביום משפר את פעילות Pd אלקטרוקטליטית בתאי דלק גליצרול ישיר אלקליין", מתפרסם ב-ChemElectroChem ומופיע על שער כתב העת.

"באופן עקרוני, התא יעבוד כמו סוללה מונעת בגליצרול כדי להטעין מחדש מכשירים אלקטרוניים קטנים כמו טלפונים סלולריים או מחשבים ניידים. ניתן להשתמש בו באזורים שאינם מכוסים על ידי רשת החשמל. מאוחר יותר ניתן להתאים את הטכנולוגיה להפעלת כלי רכב חשמליים ואף לאספקת חשמל לבתים. יש יישומים פוטנציאליים בלתי מוגבלים בטווח הארוך", אמר הכימאי פליפה דה מורה סוזה, המחבר הראשון של המאמר. לסוזה יש מלגת דוקטורט ישירה מקרן המחקר של סאו פאולו - FAPESP.

בתא, אנרגיה כימית מתגובת חמצון גליצרול באנודה והפחתת חמצן באוויר בקתודה הופכת לחשמל, ומשאירה רק גז פחמן ומים כשרידים. התגובה המלאה היא C3H8O3 (גליצרול נוזלי) + 7/2 O2 (גז חמצן) → 3 CO2 (גז פחמן) + 4 H2O (מים נוזליים). ייצוג סכמטי של התהליך מוצג להלן.

"ניוביום [Nb] משתתף בתהליך כזרז משותף, המסייע לפעולת הפלדיום [Pd] המשמש כאנודת תאי הדלק. תוספת הניוביום מאפשרת להפחית את כמות הפלדיום בחצי, ולהוזיל את עלות התא. במקביל זה מגביר משמעותית את כוחו של התא. אבל תרומתו העיקרית היא הפחתת ההרעלה האלקטרוליטית של הפלדיום הנובעת מחמצון של חומרי ביניים הנספגים בחוזקה בפעילות ארוכת טווח של התא, כמו פחמן חד חמצני", אמר מאורו קואלו דוס סנטוס, פרופסור ב-UFABC. , יועץ תזה לדוקטורט הישיר של סוזה, וחוקר ראשי למחקר.

מנקודת המבט הסביבתית, שיותר מתמיד צריכה להוות קריטריון מכריע לבחירות טכנולוגיות, תא הדלק של גליצרול נחשב לפתרון טוב משום שהוא יכול להחליף מנועי בעירה המונעים בדלק מאובנים.