Energia

Hidrogênio Barato a Partir de Luz Solar e Água

Pesquisadores de Stanford dizem que novos materiais poderiam ajudar a reduzir o custo de produção de combustível com a energia solar.

  • Sexta-Feira, 15 de Novembro de 2013
  • Por Kevin Bullis
  • Tradução por Elisa Matte (Opinno)

Ao tornar um material solar fotovoltaica mais resiliente, os pesquisadores podem ter encontrado uma maneira de fazer fotossíntese artificial, isto é, usar a luz solar para fazer combustível barato o suficiente para competir com os combustíveis fósseis.

Se você quiser hidrogênio para alimentar um motor ou uma célula a combustível é muito mais barato obtê-lo a partir de gás natural do que da quebra de moléculas de água. A energia solar, no entanto, poderia competir com o gás natural, como forma de produzir hidrogênio se o processo solar tivesse algo entre 15 e 25 por cento de eficiência, diz o Departamento de Energia dos EUA. Por enquanto ele é tem mais que o dobro da eficiência das abordagens atuais, pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram recentemente materiais que poderiam fazer com que seja possível atingir esse objetivo. O trabalho é descrito na revista Science.

Uma forma de produzir hidrogênio a partir da luz solar é utilizando um painel solar para produzir eletricidade e depois usar a eletricidade para alimentar um eletrolisador comercial que quebra as moléculas de água, formando hidrogênio e oxigênio. Mas combinar o painel solar e o eletrolisador em um único dispositivo pode ser mais barato e mais eficiente. Os elétrons produzidos quando a luz atinge um material fotovoltaico poderiam facilitar as reações químicas e os custos de capital de uma máquina provavelmente seria menor do que o custo de duas (veja "Uma 'Folha artificial' mais verde" "Sun Catalytix Busca Nova Etapa Bateria de Fluxo" e "Esforço para Fotossíntese Artificial Cria Raizes").

Os pesquisadores já há algum tempo que seria possível chegar a 15-25 por cento de eficiência se fossem combinados dois materiais de células solares em um sistema sistema desse tipo. Uma célula solar daria energia suficiente para metade da reação de quebra da água - formando hidrogênio. O outra poderia formar oxigênio.

A parte de hidrogênio agora já está quase resolvida, mas os pesquisadores tiveram problemas com a parte do oxigênio. Os materiais mais eficientes para esta reação (por exemplo, silício) sofrem corrosão rapidamente. Os pesquisadores de Stanford descobriram que podiam fazer com que o silício durasse dias, ao invés de apenas algumas horas, graças ao revestimento com uma camada protetora de zinco de apenas dois bilionésimos de um metro de espessura. Os materiais quebraram a água durante três dias antes de os pesquisadores interromperem o experimento para examinar os danos aos materiais. Eles não encontraram nenhum.

Outros materiais - como os óxidos de metais - podem durar esse tanto, mas eles quebram as moléculas de água muito lentamente. Os novos materiais são uma ordem de magnitude mais rápidos, diz John Turner, um pesquisador do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos em Golden, Colorado. "Mais de 40 anos de trabalho em óxidos não gerou um resultado como este", diz ele.

Poderia levar um tempo até que os materiais possam ser utilizados na produção comercial de hidrogênio. Para atingir os rendimentos necessários, os materiais ainda precisam ser incorporados num sistema que usa duas células solares. E a grande questão restante é quanto tempo os materiais podem durar. Para ser econômicamente viável, um sistema teria de funcionar pelo menos cinco anos, diz Turner.

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