Desenvolvidas duas novas formas de produzir hidrogênio
Fotossíntese que produz hidrogênio
Uma equipe das universidades da Flórida e da Carolina do Sul, nos EUA, desenvolveu uma nova técnica de fotossíntese artificial.
A diferença é que, em vez de gerar carboidratos, como nas plantas, a técnica aproveita a energia luminosa do Sol para produzir um combustível, e um combustível muito especial: o hidrogênio.
"Um dos santos graais da pesquisa em energia alternativa é usar a luz do Sol para fazer ligações químicas que mais tarde possam ser usadas como combustível," disse o professor Ken Hanson. "Mas fazer ligações de alta energia é um trabalho árduo e difícil de fazer com um pacote de energia luminosa, ou um fóton."
A solução encontrada foi combinar duas moléculas - um catalisador fotorredox (ou seja, um catalisador que move elétrons com a luz) e naftol, um composto orgânico fluorescente - e então expô-las à luz. Cada molécula absorve um fóton, e então ambas atuam conjuntamente para gerar hidrogênio, imitando um processo conhecido como esquema Z na fotossíntese natural.
"Essa ideia geral está sendo perseguida em laboratórios de pesquisa em todo o mundo," disse Aaron Vannucci, coordenador da equipe. "O que torna nosso sistema único é a molécula que usamos para a reação de formação de ligação. Notavelmente, apesar de ser uma molécula simples e abundante, o naftol absorve luz, aceita elétrons e atua como catalisador para a produção de hidrogênio."
A eficiência do mecanismo parece modesta (5%) quando se tem em mente uma produção em nível industrial, mas é excelente para o campo da fotossíntese artificial. Além disso, a equipe está trabalhando para entender os detalhes de como o naftol gera hidrogênio sem a necessidade de catalisadores caros, como a platina, não apenas para melhorar a eficiência da conversão de energia, mas também para expandir sua utilidade para outras reações, produzindo outros combustíveis.
[Imagem: Yemima Ehrnst et al. - 10.1002/aenm.202203164]
[Imagem: Yemima Ehrnst et al. - 10.1002/aenm.202203164[Imagem: Yemima Ehrnst et al. - 10.1002/aenm.202203164]
Hidrogênio com ondas sônicas
Yemima Ehrnst e colegas da Universidade RMIT, na Austrália, não inventaram um novo método de produção de hidrogênio: Eles melhoraram o método tradicional.
E melhoraram muito: Nada menos do que 14 vezes.
Usando vibrações de alta frequência, geradas por ondas sonoras, eles adotaram uma abordagem de "dividir e conquistar" as moléculas de água individuais durante a eletrólise. Quando as moléculas de água são quebradas pelas ondas sônicas, elas liberam 14 vezes mais hidrogênio do que as técnicas de eletrólise padrão.
"Com as ondas sonoras tornando muito mais fácil extrair hidrogênio da água, nós eliminamos a necessidade de usar eletrólitos corrosivos e eletrodos caros, como platina ou irídio. Como a água não é um eletrólito corrosivo, podemos usar materiais de eletrodo muito mais baratos, como a prata," disse o professor Amgad Rezk.
As ondas sônicas têm o benefício adicional de não permitir que as bolhas dos dois gases se acumulem nos eletrodos, o que diminui o rendimento da eletrólise.
Embora seja possível extrair o hidrogênio usando eletricidade produzida por fontes renováveis, como solar e eólica, a equipe garante que o ganho obtido com sua técnica pode viabilizar o uso de eletricidade de qualquer origem, já que o sistema apresenta um ganho líquido de energia de 27%.
