Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade Columbia apresentaram uma membrana ultrafina de dióxido de silício (SiO2) capaz de substituir o Nafion — material que contém substâncias per- e polifluoroalquil (PFAS) — em eletrólisadores de água. O estudo, publicado em 3 de novembro de 2025 na revista ACS Nano, foi conduzido pelo engenheiro químico Dan Esposito em parceria com as empresas Nel Hydrogen e Forge Nano.
Os eletrólisadores utilizam uma membrana para separar hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) enquanto permitem a passagem de prótons. O Nafion é o padrão da indústria, mas carrega impactos ambientais devido aos PFAS, conhecidos como “químicos eternos”. Ao adotar SiO2, a equipe afirma eliminar cerca de 99% dos PFAS presentes no equipamento.
Como a nova membrana é fabricada
Utilizando deposição de camadas atômicas — técnica refinada pela Forge Nano — os cientistas produziram filmes de óxido com menos de 1 micrômetro de espessura, aproximadamente 1/100 da largura de um fio de cabelo e centenas de vezes mais finos que a membrana de Nafion convencional (cerca de 180 µm). Mesmo com menor condutividade de prótons, a redução drástica na espessura mantém a resistência elétrica em nível comparável às melhores opções comerciais.
Solução para microdefeitos
Membranas tão finas são suscetíveis a trincas ou microporos que possibilitam a passagem de hidrogênio para o lado do oxigênio, gerando risco de explosão. Para contornar o problema, o grupo desenvolveu um método eletroquímico que aplica pulsos de tensão, depositando “tampões” nanoscópicos apenas nos defeitos, sem alterar o restante da superfície.
Segundo testes de laboratório, as membranas “tapadas” apresentaram taxas de migração de hidrogênio até 100 vezes menores que as do Nafion, apesar de terem menos de 1/100 da sua espessura.
Imagem: Internet
Próximos passos
Com apoio da Nel Hydrogen e da Forge Nano, os pesquisadores avançam de amostras em escala centimétrica para protótipos maiores, etapa necessária à aplicação industrial. Esposito destaca que menos de 0,1% do hidrogênio mundial é produzido por eletrólise atualmente e que membranas de alto desempenho e baixo impacto ambiental são essenciais para expandir a tecnologia.
Com informações de Nanowerk
