Бразилія є найбільшим у світі виробником ніобію та зберігає близько 98 відсотків активних запасів на планеті. Цей хімічний елемент використовується в металевих сплавах, особливо у високоміцній сталі, і в майже необмеженому спектрі високотехнологічних застосувань від мобільних телефонів до авіаційних двигунів. Бразилія експортує більшу частину виробленого ніобію у вигляді таких товарів, як фероніобій.

Ще одна речовина, яку Бразилія також має у великих кількостях, але використовує недостатньо, — це гліцерин, побічний продукт омилення олії та жиру в миловарній промисловості та промисловості миючих засобів, а також реакцій переетерифікації в промисловості біодизеля. У цьому випадку ситуація ще гірша, оскільки гліцерин часто викидають як відходи, а правильна утилізація великих обсягів є складною.

Дослідження, проведене у Федеральному університеті ABC (UFABC) у штаті Сан-Паулу, Бразилія, поєднало ніобій і гліцерин у перспективному технологічному рішенні для виробництва паливних елементів. Стаття з описом дослідження під назвою «Ніобій посилює електрокаталітичну активність Pd у лужних гліцеринових паливних елементах» опублікована в ChemElectroChem і розміщена на обкладинці журналу.

«В принципі, елемент працюватиме як акумулятор на гліцерині для підзарядки невеликих електронних пристроїв, таких як мобільні телефони або ноутбуки. Його можна використовувати в місцях, не охоплених електромережею. Пізніше цю технологію можна буде адаптувати для роботи електромобілів і навіть для електропостачання будинків. Є необмежені потенційні можливості застосування в довгостроковій перспективі», – сказав хімік Феліпе де Моура Соуза, перший автор статті. Соуза має пряму докторську стипендію від дослідницького фонду Сан-Паулу — FAPESP.

У комірці хімічна енергія реакції окислення гліцерину на аноді та відновлення киснем повітря на катоді перетворюється на електрику, залишаючи лише вуглецевий газ і воду як залишки. Повна реакція C3H8O3 (рідкий гліцерин) + 7/2 O2 (кисень) → 3 CO2 (вуглець) + 4 H2O (рідка вода). Схематичне зображення процесу показано нижче.

«Ніобій [Nb] бере участь у процесі як співкаталізатор, сприяючи дії паладію [Pd], який використовується як анод паливного елемента. Додавання ніобію дозволяє зменшити кількість паладію вдвічі, що знижує вартість елемента. При цьому значно збільшує потужність клітини. Але його основний внесок полягає в зменшенні електролітичного отруєння паладію, яке є результатом окислення проміжних продуктів, які сильно адсорбуються під час тривалої роботи елемента, таких як окис вуглецю», — сказав Мауро Коелью дос Сантуш, професор UFABC. , керівник дисертації для прямого докторського ступеня Соузи та головний дослідник дослідження.

З екологічної точки зору, яка більш ніж будь-коли має бути вирішальним критерієм для технологічного вибору, гліцериновий паливний елемент вважається ефективним рішенням, оскільки він може замінити двигуни внутрішнього згоряння, що працюють на викопному паливі.