Brazil là nước sản xuất niobi lớn nhất thế giới và nắm giữ khoảng 98% trữ lượng đang hoạt động trên hành tinh. Nguyên tố hóa học này được sử dụng trong các hợp kim kim loại, đặc biệt là thép cường độ cao và trong vô số ứng dụng công nghệ cao từ điện thoại di động đến động cơ máy bay. Brazil xuất khẩu phần lớn niobi mà nước này sản xuất dưới dạng hàng hóa như ferroniobium.

Một chất khác mà Brazil cũng có với số lượng dồi dào nhưng ít được sử dụng là glycerol, sản phẩm phụ của quá trình xà phòng hóa dầu và mỡ trong ngành xà phòng và chất tẩy rửa cũng như của các phản ứng chuyển hóa este trong ngành công nghiệp diesel sinh học. Trong trường hợp này, tình hình thậm chí còn tồi tệ hơn vì glycerol thường bị loại bỏ dưới dạng chất thải và việc xử lý đúng cách khối lượng lớn rất phức tạp.

Một nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Liên bang ABC (UFABC) ở bang São Paulo, Brazil, đã kết hợp niobi và glycerol trong một giải pháp công nghệ đầy hứa hẹn để sản xuất pin nhiên liệu. Một bài báo mô tả nghiên cứu có tựa đề “Niobium tăng cường hoạt động xúc tác điện Pd trong pin nhiên liệu glycerol trực tiếp có tính kiềm” được xuất bản trên ChemElectroChem và được đăng trên trang bìa của tạp chí.

“Về nguyên tắc, tế bào sẽ hoạt động giống như một cục pin chạy bằng glycerol để sạc lại các thiết bị điện tử nhỏ như điện thoại di động hoặc máy tính xách tay. Nó có thể được sử dụng ở những khu vực không có lưới điện. Sau này, công nghệ này có thể được điều chỉnh để chạy xe điện và thậm chí cung cấp điện cho các hộ gia đình. Có những ứng dụng tiềm năng không giới hạn về lâu dài”, nhà hóa học Felipe de Moura Souza, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết. Souza có học bổng tiến sĩ trực tiếp từ Quỹ nghiên cứu São Paulo—FAPESP.

Trong tế bào, năng lượng hóa học từ phản ứng oxy hóa glycerol ở cực dương và khử oxy trong không khí ở cực âm được chuyển thành điện năng, chỉ để lại khí carbon và nước là cặn. Phản ứng hoàn chỉnh là C3H8O3 (glyxerol lỏng) + 7/2 O2 (khí oxy) → 3 CO2 (khí cacbon) + 4 H2O (nước lỏng). Một biểu diễn sơ đồ của quá trình được hiển thị dưới đây.

“Niobium [Nb] tham gia vào quá trình này với tư cách là chất đồng xúc tác, hỗ trợ hoạt động của palladium [Pd] được sử dụng làm cực dương của pin nhiên liệu. Việc bổ sung niobium cho phép giảm một nửa lượng palladium, giảm giá thành của tế bào. Đồng thời nó làm tăng đáng kể sức mạnh của tế bào. Nhưng đóng góp chính của nó là làm giảm tình trạng nhiễm độc điện phân của palladium do quá trình oxy hóa các chất trung gian được hấp phụ mạnh trong hoạt động lâu dài của tế bào, chẳng hạn như carbon monoxide,” Mauro Coelho dos Santos, giáo sư tại UFABC cho biết. , cố vấn luận án cho luận án tiến sĩ trực tiếp của Souza và là người nghiên cứu chính cho nghiên cứu.

Từ quan điểm môi trường, vốn là tiêu chí quyết định hơn bao giờ hết cho các lựa chọn công nghệ, pin nhiên liệu glycerol được coi là một giải pháp đúng đắn vì nó có thể thay thế động cơ đốt chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.