브라질은 세계 최대의 니오브 생산국이며 지구상 활성 매장량의 약 98%를 보유하고 있습니다. 이 화학 원소는 금속 합금, 특히 고강도 강철과 휴대폰에서 항공기 엔진에 이르기까지 거의 무제한의 첨단 기술 응용 분야에 사용됩니다. 브라질은 생산하는 니오븀의 대부분을 페로니오븀과 같은 상품 형태로 수출합니다.

브라질도 다량을 보유하고 있지만 아직 덜 사용되는 또 다른 물질인 글리세롤은 비누와 세제 산업의 유지 및 지방 비누화 반응과 바이오디젤 산업의 에스테르 교환 반응의 부산물입니다. 이 경우 글리세롤은 종종 폐기물로 폐기되고 대량의 적절한 폐기가 복잡하기 때문에 상황은 더욱 악화됩니다.

브라질 상파울루 주 ABC 연방 대학교(UFABC)에서 수행된 연구에서는 연료 전지 생산을 위한 유망한 기술 솔루션으로 니오븀과 글리세롤을 결합했습니다. "니오븀은 알칼리성 직접 글리세롤 연료 전지에서 전기촉매 Pd 활성을 향상시킵니다"라는 제목의 연구를 설명하는 기사가 ChemElectroChem에 게재되었으며 저널 표지에 실렸습니다.

“원칙적으로 전지는 휴대폰이나 노트북과 같은 소형 전자 장치를 충전하기 위해 글리세롤 연료 배터리처럼 작동합니다. 전력망이 적용되지 않는 지역에서도 사용할 수 있습니다. 나중에 이 기술은 전기 자동차를 운행하고 심지어 가정에 전력을 공급하는 데에도 적용될 수 있습니다. 장기적으로 볼 때 무한한 응용 가능성이 있습니다.”라고 해당 기사의 첫 번째 저자인 화학자 Felipe de Moura Souza는 말했습니다. Souza는 상파울루 연구 재단(FAPESP)에서 직접 박사 학위 장학금을 받았습니다.

전지에서는 양극의 글리세롤 산화 반응과 음극의 공기 산소 환원 반응으로 인한 화학 에너지가 전기로 변환되어 탄소 가스와 물만 잔류물로 남습니다. 완전한 반응은 C3H8O3(액체 글리세롤) + 7/2 O2(산소 가스) → 3 CO2(탄소 가스) + 4 H2O(액체 물)입니다. 프로세스의 개략도는 아래와 같습니다.

“니오븀[Nb]은 조촉매로 공정에 참여하여 연료 전지 양극으로 사용되는 팔라듐[Pd]의 작용을 돕습니다. 니오븀을 첨가하면 팔라듐 양을 절반으로 줄여 전지 비용을 낮출 수 있습니다. 동시에 그것은 세포의 힘을 상당히 증가시킵니다. 그러나 주요 기여는 일산화탄소와 같이 세포의 장기간 작동에서 강력하게 흡착되는 중간체의 산화로 인해 발생하는 팔라듐의 전해 중독을 줄이는 것입니다."라고 UFABC 교수인 Mauro Coelho dos Santos는 말했습니다. , Souza의 직접 박사 학위 논문 고문이자 연구의 주요 연구자입니다.

그 어느 때보다 기술 선택의 결정적인 기준이 되어야 하는 환경적 관점에서 글리세롤 연료전지는 화석 연료로 구동되는 연소 엔진을 대체할 수 있기 때문에 선순환적인 솔루션으로 간주됩니다.