Brazilia este cel mai mare producător de niobiu din lume și deține aproximativ 98% din rezervele active ale planetei. Acest element chimic este folosit în aliaje metalice, în special în oțel de înaltă rezistență, și într-o gamă aproape nelimitată de aplicații de înaltă tehnologie, de la telefoane mobile la motoarele de avioane. Brazilia exportă cea mai mare parte a niobiului pe care îl produce sub formă de mărfuri, cum ar fi ferroniobiul.

O altă substanță pe care Brazilia o are, de asemenea, în cantități abundente, dar subutilizată este glicerolul, un produs secundar al saponificării uleiului și grăsimilor în industria săpunului și a detergenților și al reacțiilor de transesterificare în industria biodieselului. În acest caz, situația este și mai gravă, deoarece glicerolul este adesea aruncat ca deșeu, iar eliminarea adecvată a unor volume mari este complexă.

Un studiu efectuat la Universitatea Federală ABC (UFABC) din statul São Paulo, Brazilia, a combinat niobiul și glicerolul într-o soluție tehnologică promițătoare pentru producția de celule de combustibil. Un articol care descrie studiul, intitulat „Niobiul îmbunătățește activitatea electrocatalitică a Pd în celulele de combustibil cu glicerol alcalin direct”, este publicat în ChemElectroChem și prezentat pe coperta revistei.

„În principiu, celula va funcționa ca o baterie alimentată cu glicerol pentru a reîncărca dispozitivele electronice mici, cum ar fi telefoanele mobile sau laptopurile. Poate fi folosit in zonele care nu sunt acoperite de reteaua electrica. Ulterior, tehnologia poate fi adaptată pentru a rula vehicule electrice și chiar pentru a furniza energie caselor. Există aplicații potențiale nelimitate pe termen lung”, a declarat chimistul Felipe de Moura Souza, primul autor al articolului. Souza are o bursă de doctorat directă de la Fundația de Cercetare din São Paulo—FAPESP.

În celulă, energia chimică din reacția de oxidare a glicerolului în anod și reducerea oxigenului din aer în catod este transformată în energie electrică, lăsând doar gaz carbonic și apă ca reziduuri. Reacția completă este C3H8O3 (glicerol lichid) + 7/2 O2 (gaz oxigen) → 3 CO2 (gaz carbon) + 4 H2O (apă lichidă). O reprezentare schematică a procesului este prezentată mai jos.

„Niobiul [Nb] participă la proces ca un co-catalizator, ajutând la acțiunea paladiului [Pd] folosit ca anod al celulei de combustibil. Adăugarea de niobiu permite reducerea la jumătate a cantității de paladiu, scăzând costul celulei. În același timp, crește semnificativ puterea celulei. Dar principala sa contribuție este o reducere a otrăvirii electrolitice a paladiului care rezultă din oxidarea intermediarilor care sunt puternic adsorbiți în funcționarea pe termen lung a celulei, cum ar fi monoxidul de carbon”, a spus Mauro Coelho dos Santos, profesor la UFABC. , consilier de teză pentru doctoratul direct al lui Souza și investigator principal al studiului.

Din punct de vedere al mediului, care mai mult ca oricând ar trebui să fie un criteriu decisiv pentru alegerile tehnologice, pila de combustibil cu glicerol este considerată o soluție virtuoasă deoarece poate înlocui motoarele cu ardere alimentate cu combustibili fosili.