A reação química para produzir hidrogênio a partir da água é várias vezes mais eficaz ao usar uma combinação de novos materiais em três camadas, de acordo com pesquisadores da Universidade de Linköping, na Suécia. O hidrogênio produzido a partir da água é uma fonte de energia renovável promissora – especialmente se o hidrogênio for produzido usando a luz photo voltaic.
A produção de novos carros a gasolina e diesel será proibida na UE a partir de 2035. Os motores elétricos devem se tornar cada vez mais comuns em veículos – mas não são adequados para todos os tipos de transporte.
“Os carros de passageiros podem ter uma bateria, mas caminhões pesados, navios ou aeronaves não podem usar uma bateria para armazenar a energia. Para esses meios de transporte, precisamos encontrar fontes de energia limpas e renováveis, e o hidrogênio é um bom candidato”, diz Jianwu Solar, professor associado da Universidade de Linköping, que liderou o estudo publicado no The the Jornal da American Chemical Society.
Os pesquisadores da Liu estão trabalhando no desenvolvimento de materiais que podem ser usados para produzir hidrogênio (h2) da água (H2O) usando a energia sob a luz do sol.
A equipe de pesquisa mostrou anteriormente que um materials chamado carboneto de silício cúbico (3C-SIC) possui propriedades benéficas para facilitar a reação em que a água é dividida em hidrogênio e oxigênio. O materials pode capturar efetivamente a luz photo voltaic para que a energia possa ser usada para a produção de hidrogênio através da reação fotoquímica de divisão de água.
Em seu estudo atual, os pesquisadores desenvolveram ainda um novo materials combinado. O novo materials consiste em três camadas: uma camada de carboneto cúbico de silício, uma camada de óxido de cobalto e um materials de catalisador que ajuda a dividir a água.
“É uma estrutura muito complicada, portanto, nosso foco neste estudo tem sido entender a função de cada camada e como ajuda a melhorar as propriedades do materials. O novo materials tem oito vezes melhor desempenho do que o carboneto de silício cúbico para dividir a água em hidrogênio”, diz Jianwu Solar.
Quando a luz photo voltaic atinge o materials, são geradas cargas elétricas, que são usadas para dividir a água. Um desafio no desenvolvimento de materiais para esta aplicação é impedir que as cargas positivas e negativas se fundam novamente e neutralizem -se. Em seu estudo, os pesquisadores mostram que, ao combinar uma camada de carboneto cúbico de silício com as outras duas camadas, o materials, conhecido como Ni (OH)2/Co3O4/3C-SIC, torna-se mais capaz de separar as cobranças, tornando a divisão da água mais eficaz.
Hoje, há uma distinção entre hidrogênio “cinza” e “verde”. Quase todo o hidrogênio presente no mercado é hidrogênio “cinza” produzido a partir de um combustível fóssil chamado gás pure ou gás fóssil. A produção de uma tonelada de gás hidrogênio “cinza” causa emissão de até dez toneladas de dióxido de carbono, o que contribui para o efeito de estufa e as mudanças climáticas. O hidrogênio “verde” é produzido usando eletricidade renovável como fonte de energia.
O objetivo de longo prazo dos pesquisadores da Liu é poder usar apenas energia do sol para impulsionar a reação fotoquímica para produzir hidrogênio “verde”. Atualmente, a maioria dos materiais em desenvolvimento tem uma eficiência entre 1 e 3 %, mas para a comercialização dessa tecnologia de hidrogênio verde, o alvo é de 10 %. Ser capaz de dirigir completamente a reação usando energia photo voltaic reduziria o custo da produção de hidrogênio “verde”, em comparação com a produção de eletricidade renovável suplementar, como é feito com a tecnologia usada hoje. Jianwu Solar especula que pode levar cerca de cinco a dez anos para a equipe de pesquisa desenvolver materiais que atingem o cobiçado limite de 10 %.
A pesquisa foi financiada com o apoio de, entre outros, da Fundação Sueca de Cooperação Internacional em Pesquisa e Ensino Superior (Passeio), a Olle Engkvists Stiftelse, a Fundação Åforsk, os Carl Tryggers Stiftelse e através da área de pesquisa estratégica do governo sueco em materiais funcionais avançados (AFM) na Universidade Linköping.
