Energia e Meio Ambiente

Equipe converte água em combustível de hidrogênio usando fotossíntese

Equipe converte água em combustível de hidrogênio usando fotossíntese


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Com o crescimento econômico global, vem a demanda por mais energia. Mas nosso planeta está à beira de sucumbir aos caminhos de nossos parentes. Bem neste cenário que as soluções de energia eficientes e verdes entram em jogo.

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Israel desenvolveram uma técnica de conversão de energia solar em combustível com eficiência recorde. A ideia deles é implementar os mecanismos de fotossíntese para levar a eficiência da conversão de energia a novos patamares.

Ph.D. Lilac Amirav, o principal investigador do estudo, diz: "Queremos fabricar um sistema fotocatalítico que use a luz solar para conduzir reações químicas de importância ambiental." Ela e seu grupo no Instituto de Tecnologia de Israel estão no processo de projetar um fotocatalisador que pode remover e isolar o hidrogênio da água.

VEJA TAMBÉM: CIENTISTAS DESENVOLVEM NOVO CATALISADOR QUE USA LUZ PARA CONVERTER DIÓXIDO DE CARBONO EM COMBUSTÍVEL

Ela explica "Quando colocamos nossas nanopartículas em forma de bastonete na água e iluminamos elas, elas geram cargas elétricas positivas e negativas" e acrescenta "As moléculas de água se quebram; as cargas negativas produzem hidrogênio (redução) e as cargas positivas produzem oxigênio (oxidação). As duas reações, envolvendo as cargas positivas e negativas, devem ocorrer simultaneamente. Sem tirar proveito das cargas positivas, as cargas negativas não podem ser encaminhadas para produzir o hidrogênio desejado "

Embora, como todos sabemos, os opostos se atraiam. Se as cargas positivas e negativas encontrarem uma oportunidade para se fundir, elas excluem uma à outra, não nos deixando nada. Portanto, é necessário manter partículas com propriedades de carga diferentes.

Para fazer isso, a equipe desenvolveu heteroestruturas exclusivas que incluem diferentes semicondutores, juntamente com catalisadores de metal e óxido de metal. Eles construíram um sistema modelo para estudar a oxidação e redução acontecendo e otimizaram suas heteroestruturas para um melhor desempenho.

Em uma pesquisa de 2016, a mesma equipe projetou outra heteroestrutura. O ponto quântico de seleneto de cádmio em uma extremidade atraiu carga positiva, enquanto a carga negativa se acumulou no outro lado.

Amirav disse: "Ajustando o tamanho do ponto quântico e o comprimento da haste, bem como outros parâmetros, alcançamos 100% de conversão da luz solar em hidrogênio a partir da redução da água." Nesse sistema, uma única nanopartícula de fotocatalisador poderia produzir 360.000 moléculas de hidrogênio por hora.

Mas neste estudo mais antigo, apenas a parte da redução da reação foi estudada. Para um conversor solar para combustível em funcionamento, precisamos lidar com a outra parte, a oxidação, também. Amirav comenta "Não estávamos convertendo energia solar em combustível ainda" e elabora: "Ainda precisávamos de uma reação de oxidação que forneceria continuamente elétrons ao ponto quântico."

É um desafio significativo percorrer o processo de oxidação da água porque ele tem várias etapas. Além disso, os subprodutos das reações distorcem com o resultado, comprometendo a estabilidade do semicondutor.

Em seu último estudo, eles adotaram uma abordagem diferente. Desta vez, em vez de água, eles utilizaram um composto chamado benzilamina para a parte de oxidação. Dessa forma, a água se reduz a hidrogênio e oxigênio, enquanto a benzilamina é convertida em benzaldeído. O Departamento de Energia dos EUA define 5 a 10 por cento como o "limite de viabilidade prática". A eficiência máxima deste método foi avaliada em 4,2%.

Os pesquisadores estão procurando outros compostos que possam ser viáveis ​​para a conversão solar em química. Com a IA ao seu lado, eles estão procurando compostos que sejam adequados para esse processo. Amirav observa que esse processo tem sido frutífero até agora.

Os resultados do estudo serão apresentados no Fall 2020 Meeting and Expo realizado pela American Chemical Society (virtualmente, é claro).


Assista o vídeo: Hidrogênio (Pode 2022).


Comentários:

  1. Groll

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  2. Bruce

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