Na aposta da indústria aeronáutica na tecnologia de combustão de hidrogênio líquido para alimentar uma nova geração de aeronaves sustentáveis, pesquisadores acadêmicos americanos desenvolvem motores de combustão de hidrogênio mais limpos, com conversores catalíticos aprimorados para redução de emissões nocivas de nitrogênio, em 15.10.24

Postagem no dia 11 da mídia de aviação AIN online divulgou que a Rolls-Royce e parceiros usaram um motor turbofan de jato executivo RR Pearl 700 para testar uma nova abordagem para motor de combustão de hidrogênio.

A Rolls-Royce é uma das várias fabricantes que estão pesquisando a tecnologia de combustão de hidrogênio líquido para alimentar uma nova geração de aeronaves sustentáveis. Assim, a fabricante britânica e parceiros recentemente operaram um motor de aeronave executiva Pearl 700 com combustível 100% hidrogênio.

Na busca por sistemas de propulsão de aeronaves mais sustentáveis, os motores de combustão interna que consomem hidrogênio atraíram o interesse de fabricantes aeronáuticas como a Airbus e a Rolls-Royce porque a combustão de hidrogênio não produz emissões de gás carbono que aquecem o planeta, todavia não sendo totalmente livre de emissões.

Assim como seus equivalentes que consomem combustíveis fósseis, os motores de combustão de hidrogênio produzem óxidos de nitrogênio (NOx) que poluem o ar e contribuem para a formação de ozônio no nível do solo, um componente importante da poluição atmosférica que prejudica a saúde humana.

Para ajudar a combater esse problema, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia (UC)/Riverside descobriu o divulgou ser um método de baixo custo para reduzir a poluição de NOx de um motor a hidrogênio, melhorando a eficiência de seu conversor catalítico. Os pesquisadores acadêmicos conseguiram isso infundindo um catalisador de platina com um material poroso conhecido como “Y zeolites” (faujasite-type zeolite), ou zeólito Y, e detalharam os resultados em um artigo recente, em 12/09/2024, publicado no periódico Nature Communications, intitulado “Zeolite-promoted platinum catalyst for efficient reduction of nitrogen oxides with hydrogen” (Catalisador de platina promovido por zeólito para redução eficiente de óxidos de nitrogênio com hidrogênio):
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52382-7

O artigo é assinado por Shaohua Xie, Liping Liu, Yuejin Li, Kailong Ye, Daekun Kim, Xing Zhang, Hongliang Xin, Lu Ma, Steven N. Ehrlich e Fudong Liu.

Resumidamente, o Zeólito Y – faujasita (zeólito do tipo FAU) – é um grupo mineral da família dos zeólitos de minerais de silicato. O zeólito Y é um zeólito de alta sílica caracterizado por grandes cavidades internas essencialmente esféricas (“supergaiolas”) ligadas tetraedricamente por aberturas de poros de cerca de 0,8 nm (nanômetro) e definidas por anéis de oxigênio definidos por 12 átomos de oxigênio. O zeólito Y é usado em uma variedade de aplicações, incluindo:
– refino de petróleo – como um catalisador para craqueamento de hidrocarbonetos pesados ​​em unidades de craqueamento catalítico fluido (FCC – fluid catalytic cracking), e,
– síntese de medicamentos farmacêuticos – como um catalisador na síntese de medicamentos farmacêuticos e outros produtos químicos finos.

Os motores a hidrogênio funcionam pela combustão de hidrogênio e oxigênio, o que gera energia com apenas vapor de água como subproduto — pelo menos em princípio. Na prática, as altas temperaturas necessárias para a combustão desencadeiam reações químicas na atmosfera da Terra, transformando nitrogênio e oxigênio em óxido nítrico (NO) e dióxido de nitrogênio (NO₂), gases nocivos conhecidos coletivamente como NOx.

Os conversores catalíticos ajudam a reduzir o NOx, quebrando-o em gás nitrogênio inofensivo e vapor de água. Infelizmente, nenhum conversor catalítico é 100% eficiente. Ao infundir conversores catalíticos de platina com zeólitos Y, no entanto, os pesquisadores da UC/Riverside descobriram que até cinco vezes mais NOx é convertido em comparação com conversores catalíticos contendo catalisadores de platina regulares.

Zeólitos Y são um tipo sintético de zeólito, que é um termo usado para descrever uma família de compostos consistindo principalmente de silício, alumínio e oxigênio. Zeólitos não são catalisadores, mas podem tornar os catalisadores de platina mais eficazes ao capturar mais água gerada durante a combustão de hidrogênio. Criar um ambiente mais rico em água ajuda a promover as reações químicas em um conversor catalítico, de acordo com os pesquisadores.

“Não precisamos usar processos químicos ou físicos complicados”, disse Liping Liu, um dos principais autores do estudo. “Nós apenas misturamos os dois materiais — platina e zeólito — juntos, executamos a reação e então vemos a melhora na atividade e seletividade”, completou o pesquisador.

De acordo com uma declaração da universidade UC/Riverside, no dia 09 de outubro, o conversor catalítico infundido com zeólita tem uma patente pendente, e os pesquisadores esperam que a tecnologia seja comercializada pela BASF, uma empresa química multinacional alemã que forneceu financiamento para a pesquisa.
https://news.ucr.edu/articles/2024/10/09/ucr-scientists-cut-harmful-pollution-hydrogen-engines