Os cientistas estão muito interessados em encontrar maneiras eficazes de obter hidrogênio da água, liberando assim o potencial do hidrogênio como combustível limpo. Um dispositivo recém-desenvolvido gerencia o feito, usando apenas a luz do sol como fonte de energia.
Usando eletrodos catalíticos e células solares de perovskita fundidas em uma única unidade, a engenhoca inteligente pode atingir taxas de eficiência da luz solar para o hidrogênio em 6,7%.
Pode ser um pouco cedo para começar a converter todos os nossos carros para receber células de hidrogênio com emissão zero, mas os pesquisadores por trás da nova invenção dizem que deve ser relativamente fácil ampliar a tecnologia para uso mais amplo.
Uma seção transversal do catalisador. (Jia Liang)“O conceito é amplamente semelhante a uma folha artificial”, diz o cientista de materiais Jun Lou, da Rice University, no Texas. “O que temos é um módulo integrado que transforma a luz solar em eletricidade, que gera uma reação eletroquímica. Utiliza água e luz solar para obter combustíveis químicos”.
A perovskita é uma das estrelas em ascensão do setor de energia solar, prometendo resultados ainda melhores do que os painéis solares de silício se aproveitados corretamente, e aqui é usada para alimentar um catalisador para dividir a água em oxigênio e hidrogênio. Além disso, o dispositivo não custa muito para construir.
A chave para o funcionamento do dispositivo é o método de encapsulamento usado: o modo que os cientistas optaram por adicionar um filme de polímero ao redor da perovskita, protegendo-o de danos se submerso em água.
Ao proteger a célula solar, o polímero também permite a entrada da luz solar e serve como um isolador entre as células e os eletrodos. Melhorias nesse encapsulamento e na eficiência das células solares devem ser possíveis com mais pesquisas e, mais adiante, o dispositivo pode até oferecer uma fonte de energia autossustentável.
“Com um design de sistema inteligente, é possível criar um loop auto-sustentável”, diz Lou. “Mesmo quando não há luz solar, você pode usar a energia armazenada na forma de combustível químico. Você pode colocar os produtos de hidrogênio e oxigênio em tanques separados e incorporar outro módulo como uma célula de combustível para transformar esses combustíveis de volta em eletricidade”.
Ainda há muito trabalho a ser feito, mas o novo dispositivo resolve uma série de problemas enfrentados por projetos anteriores – a impermeabilização do perovskita até certo ponto significa que ele pode ser colocado diretamente na água, por exemplo, acelerando o processo. A equipe também considerou a extração de oxigênio e hidrogênio, em vez de uma ou outra.
Os cientistas estão ocupados experimentando o uso de perovskita e outros materiais em conjunto, para tentar melhorar a quantidade de eletricidade que podemos gerar a partir do sol.
Uma das desvantagens do uso de células solares baseadas em cristais de perovskita é que elas podem ser caras de fabricar, mas, neste estudo, alternativas mais baratas foram trocadas – carbono ao invés de platina, por exemplo.
“Isso reduz a barreira de entrada para adoção comercial”, diz Lou. “Dispositivos integrados como este são promissores porque criam um sistema que é sustentável”.
A pesquisa foi publicada no ACS Nano.
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