Combustível mais ecológico leva apenas hidrogênio de água e luz
(Foto: Getty Images)
Fórmula foi mostrada pela primeira vez há cinquenta anos
Pesquisadores do Departamento de Química da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, EUA, projetaram nanofios de silício que podem converter a luz do sol em eletricidade, dividindo água em oxigênio e gás hidrogênio, alternativa mais ecológica aos combustíveis fósseis. Há cinquenta anos, os cientistas demonstraram pela primeira vez que a água líquida pode ser dividida em oxigênio e gás hidrogênio usando eletricidade produzida pela iluminação de um eletrodo semicondutor.
Embora o hidrogênio gerado com energia solar seja forma promissora de energia limpa, a baixa eficiência e os altos custos impediram a introdução de usinas comerciais de hidrogênio movidas a energia solar. Uma análise de viabilidade econômica sugere que o uso de pasta de eletrodos feitos de nanopartículas em vez de design rígido de painel solar poderia reduzir substancialmente os custos, tornando o hidrogênio produzido por energia solar competitivo com os combustíveis fósseis.
No entanto, a maioria dos catalisadores ativados por luz baseados em partículas existentes, também conhecidos como fotocatalisadores, podem absorver apenas a radiação ultravioleta, limitando sua eficiência de conversão de energia sob iluminação solar.
James Cahoon, Ph.D. de Química da Hyde Family Foundation na UNC-Chapel Hill’s College of Arts and Sciences, e seus colegas do departamento, têm trabalhado na síntese química de nanomateriais semicondutores com propriedades físicas únicas que podem permitir variedade de tecnologias, de células solares a memória de estado sólido. Cahoon é o autor correspondente das descobertas publicadas em 9 de fevereiro na Nature.
Cahoon e sua equipe projetaram novos nanofios de silício para ter várias células solares ao longo de seu eixo para que pudessem produzir a energia necessária para dividir a água.
Este projeto não tem precedentes em projetos de reatores anteriores e permite que o silício seja usado pela primeira vez em um PSR”, diz Taylor Teitsworth, pesquisador associado de pós-doutorado no laboratório de Cahoon.
O silício absorve a luz visível e infravermelha. Historicamente, tem sido a melhor escolha para células solares, também conhecidas como células fotovoltaicas e semicondutores, devido a esta e outras propriedades, incluindo sua abundância, baixa toxicidade e estabilidade. Com suas propriedades eletrônicas, a única maneira de conduzir a divisão de água sem fio com partículas de silício é codificar várias células fotovoltaicas em cada partícula. Isso pode ser alcançado gerando partículas que contêm múltiplas interfaces, chamadas junções, entre duas formas diferentes de silício — semicondutores tipo p e tipo n.
Anteriormente, a pesquisa de Cahoon se concentrava em uma síntese de baixo para cima e modulação espacialmente controlada de silicone com boro para nanofios do tipo p e com fósforo para nanofios do tipo n para conferir geometrias e funcionalidades desejáveis. “Usamos essa abordagem para criar classe de nanopartículas multijunção de divisão de água. Elas combinam as vantagens materiais e econômicas do silício com as vantagens fotônicas dos nanofios que têm diâmetro menor que o comprimento de onda da luz absorvida”, disse Cahoon.
Devido à assimetria inerente das junções dos fios, fomos capazes de usar método eletroquímico movido a luz para depositar os cocatalisadores seletivamente nas extremidades dos fios para permitir a separação da água”.
Fonte: Olhar Digital
