Catalisadores baratos produzem hidrogênio solar da água do mar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/10/2017

O cenário mais promissor para a Economia do Hidrogênio envolve produzir o combustível limpo a partir da água do mar usando energia solar.
[Imagem: University of Central Florida]

Hidrogênio solar

A outrora tão apregoada Economia do Hidrogênio entrou em uma recessão precoce quando os cientistas se deram conta de que os desafios a serem vencidos eram mais sérios do que eles estimaram a princípio.

Nos últimos meses, porém, uma série de progressos experimentais vem reacendendo a esperança de um combustível limpo, que poderia substituir o petróleo em todo o setor de transportes e de geração de eletricidade.

Entre esses progressos estão a geração de hidrogênio com energia solar com mais de 100% de eficiência, a produção de hidrogênio usando alumínio e água e um catalisador duplo que gera hidrogênio de um lado e oxigênio do outro.

Nesta semana, duas novidades envolvem a geração de "hidrogênio solar" - a produção de hidrogênio usando a energia solar - dispensando os catalisadores à base de metais nobres, como a platina, o paládio ou o ródio.

Hidrogênio da água do mar

Uma equipe da Universidade da Flórida, nos EUA, sintetizou um nanomaterial híbrido de baixo custo que produz hidrogênio quando abastecido com água do mar e colocado sob a luz do Sol.

Minúsculas nanocavidades foram escavadas na superfície de uma película de dióxido de titânio, que é o fotocatalisador mais conhecido. Mas tudo melhorou muito quando as nanocavidades foram revestidas com dissulfeto de molibdênio, ou molibdenita, um material bidimensional com uma única camada atômica de espessura.

O material apresentou três vantagens principais: (1) resiste ao ambiente corrosivo da água marinha; (2) absorve uma largura de banda maior da luz solar e, por decorrência (3) opera com o dobro da eficiência dos fotocatalisadores conhecidos.

"Nós abrimos uma nova janela para a quebra molecular da água real, não apenas de água purificada em laboratório," disse o professor Yang Yang.

Fotocatalisador de carbono

Mingshan Zhu, da Universidade de Osaka, no Japão, trabalhou com um material ainda mais barato para obter o hidrogênio a partir da água, igualmente usando energia solar.

Ele combinou nitreto de carbono grafítico e fósforo negro para compor um novo fotocatalisador totalmente isento de metais.

"Nós ficamos muito felizes ao ver uma boa quantidade de hidrogênio produzida a partir da água usando o nosso novo fotocatalisador composto com nitreto de carbono grafítico e fósforo negro. Mas o que não esperávamos era que, mesmo quando usamos luz de baixa energia, no infravermelho próximo, o fotocatalisador continuasse a produzir hidrogênio," disse o professor Tetsuro Majima.

Como o grafite, o nitreto grafítico de carbono forma folhas grandes, mas suas placas também possuem furos que podem interagir com as moléculas de hidrogênio. Até agora, fotocatalisadores à base de nitreto de carbono precisavam da ajuda de metais preciosos para produzir hidrogênio a partir da água. Os pesquisadores japoneses descobriram que esses metais do grupo da platina podem ser substituídos por um tipo de fósforo, que é um elemento amplamente abundante e barato.

Eles demonstraram que seu fotocatalisador é eficaz para produzir hidrogênio a partir da água usando luz de vários comprimentos de onda - mais surpreendentemente, mesmo a luz infravermelha próxima, de baixa energia, mantém a produção de hidrogênio.

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