Hidrogênio verde gerado com energia solar mais próximo da realidade

Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br

A célula fotoeletroquímica no simulador solar. A área retangular cinza com moldura preta é a célula solar fotoeletroquímica.

[Imagem: Valentin Marquardt/University of Tübingen]

Hidrogênio solar

Pesquisadores alemães apresentaram um novo tipo de célula solar, com uma eficiência notavelmente alta, que permite a produção local de hidrogênio.

Ao contrário de outras demonstrações de produção de hidrogênio solar e fotossíntese artificial, esta nova célula fotoeletroquímica tem potencial para alcançar a escala industrial.

Quando o hidrogênio é produzido a partir da água através de eletrólise utilizando energia renovável ele é conhecido como "hidrogênio verde", devido à sua produção ser ambientalmente amigável. Na divisão da água por energia solar, mais conhecida como fotossíntese artificial, o hidrogênio é produzido usando a energia do Sol.

A diferença aqui é que a célula solar é parte integrante de um dispositivo fotoeletroquímico e trabalha diretamente com os catalisadores de quebra da molécula de água. Isso significa que não é necessário utilizar um circuito externo adicional, como num painel solar fotovoltaico.

"Entre os pesquisadores da área, alcançar a fotoeletroquímica estável e eficiente ou a divisão direta da água é uma espécie de Santo Graal," disse o professor Matthias May, da Universidade de Tubingen, cuja equipe vem batendo recordes seguidos de eficiência na fotossíntese artificial nos últimos anos.

Embora tudo ainda esteja em escala de laboratório, não há empecilhos técnicos para a fabricação da célula em larga escala.

[Imagem: Erica A. Schmitt et al. - 10.1016/j.xcrp.2023.101606]

Célula solar fotoeletroquímica

A característica especial da estrutura da célula solar está no alto grau de controle alcançado pela equipe nas interfaces entre os diferentes materiais. As estruturas superficiais são produzidas em escala de alguns nanômetros, evitando os pequenos defeitos cristalinos que ocorrem durante o crescimento das camadas das células solares tradicionais. Esses defeitos alteram a estrutura eletrônica, reduzindo tanto a eficiência quanto a estabilidade do sistema.

"No geral, porém, a corrosão - e, portanto, a estabilidade a longo prazo da célula solar na água - ainda é o maior desafio. Neste aspecto, fizemos agora grandes progressos em comparação com o nosso trabalho anterior," disse o professor May.

A taxa de eficiência da célula indica a porcentagem da energia da luz solar que é convertida em energia utilizável de hidrogênio (valor calorífico). Este novo protótipo alcançou uma eficiência de 18%, o segundo valor mais alto já medido para a divisão direta da água usando energia solar. As primeiras eficiências significativas para divisão solar de água foram apresentadas em 1998 pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, com 12%. Só em 2015 a equipe do professor May conseguiu um avanço para 14% de eficiência, e, em 2018 a equipe superou os 19% de eficiência, mas ainda sem as otimizações de durabilidade alcançadas agora.

"O que desenvolvemos aqui é uma tecnologia para produção de hidrogênio solar que não requer uma ligação de alto desempenho à rede elétrica. Isto significa que também são concebíveis soluções autônomas permanentes e menores para o fornecimento de energia," disse a pesquisadora Erica Schmitt, responsável pelos avanços obtidos agora.

Bibliografia:

Artigo: Photoelectrochemical Schlenk cell functionalization of multi-junction water-splitting photoelec-trodes
Autores: Erica A. Schmitt, Margot Guidat, Max Nusshor, Anna-Lena Renz, Kristof Moller, Marco Flieg, Daniel Lorch, Moritz Kolbach, Matthias M. May
Revista: Cell Reports Physical Science
Vol.: 101606
DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101606

 

Conheça as 10 principais tecnologias emergentes de 2023

Fonte: inovacaotecnologica.com.br

O relatório foi elaborado por um comitê de especialistas de 20 países.

[Imagem: WEF/Frontiers]

10 tecnologias emergentes de 2023

O relatório As 10 Principais Tecnologias Emergentes de 2023 traz as tecnologias que os especialistas acreditam ter o maior potencial para causar impactos positivos na sociedade a curto prazo.

O documento foi elaborado por um comitê de especialistas selecionados pelo Fórum Econômico Mundial e pela editora de acesso aberto Frontiers.

As tecnologias foram selecionadas entre quase 100 concorrentes com base em critérios que incluem novidade, aplicabilidade, profundidade e poder de modificar a situação atual em um horizonte de três a cinco anos.

O relatório de 2023 ampliou seu escopo em relação às versões anteriores, incorporando uma avaliação qualitativa de como cada tecnologia impactará as pessoas, o planeta, a prosperidade, a indústria e a equidade.

Essas "impressões digitais de impacto" são baseadas em dados coletados de mais de 90 especialistas em 20 países.

Veja abaixo as 10 principais tecnologias emergentes de 2023 e como cada uma poderá influenciar a sociedade nos próximos cinco anos.

1. Baterias flexíveis

As baterias flexíveis são feitas de materiais leves e dobráveis e rapidamente ganharam popularidade, já equipando desde dispositivos médicos vestíveis e sensores até telas flexíveis, relógios digitais e eletrônicos baseados em têxteis.

Essas baterias são recarregáveis e incluem sistemas de íons de lítio ou zinco-carbono que podem ser dobrados, torcidos e esticados.

Globalmente, espera-se que o mercado de baterias flexíveis se expanda rapidamente para atender ao aumento da demanda não apenas por dispositivos vestíveis, mas também por maior miniaturização e elasticidade. Várias empresas já estão desenvolvendo e comercializando tecnologias relacionadas, mas ainda há muito espaço para inovações e avanços.

                                                                                                 [Imagem: WEF/Frontiers]

2.Inteligência Artificial generativa

A inteligência artificial generativa pode criar conteúdo novo e original aprendendo padrões em dados, por meio do uso de algoritmos e métodos complexos inspirados no cérebro humano.

Embora ainda seja usada principalmente para produzir textos, códigos de programação, imagens e sons, ela provavelmente será aplicada a uma gama cada vez mais ampla de outros propósitos, incluindo design de medicamentos, arquitetura e engenharia, como no projeto de robôs. Ela também será implantada com mais frequência para criar materiais educacionais e no local de trabalho.

Existem questões éticas que deverão ser cuidadosamente consideradas para garantir seu uso responsável - mitigando o viés imputado aos sistemas de IA subjacentes, por exemplo, e respeitando os direitos autorais e a privacidade individual. Com os controles necessários em vigor, a IA generativa pode ter o potencial de aumentar a criatividade e desafiar o pensamento convencional.

                                                                              [Imagem: WEF/Frontiers]

3. Combustível de aviação sustentável

Atualmente, a aviação tem uma pegada de carbono significativa, representando entre 2% e 3% das emissões globais. O combustível de aviação sustentável, no entanto, pode ser produzido a partir de recursos biológicos e não biológicos e é uma das várias estratégias que a indústria da aviação está buscando para tentar atingir emissões líquidas zero de carbono até 2050.

Atualmente, o combustível de aviação sustentável responde por menos de 1% da demanda global de combustível de aviação, mas companhias aéreas, fabricantes e empresas de combustível estão trabalhando para criar centenas de novas usinas de produção de combustível sustentável.

A Sociedade Americana de Testes e Materiais aprovou nove variedades do combustível para mistura com combustível de aviação convencional, à medida que novas versões estão sendo desenvolvidas - algumas até produzidas a partir de CO2 capturado e hidrogênio verde produzido a partir de energia renovável.

4. Vírus / Fagos projetados

Fagos, ou vírus que podem atacar seletivamente tipos específicos de bactérias, podem ser estrategicamente implantados para engenheirar o microbioma humano - os micróbios que vivem sobre e dentro do corpo e que são cruciais para a saúde humana.

Ao reprogramar os fagos usando ferramentas de laboratório, a biologia sintética pode atingir espécies bacterianas individuais, induzindo-as a produzir moléculas terapêuticas - ou a se tornarem sensíveis a drogas específicas. Esses fagos projetados demonstraram potencial para tratar doenças associadas ao microbioma e aumentar a produtividade agrícola.

Resultados promissores de pesquisas iniciais atraíram quantias significativas de investimento de capital de risco para testes clínicos de fagos modificados, uma ferramenta potencialmente poderosa que poderá ser usada para melhorar a saúde humana, animal e vegetal.

                                                                  [Imagem: WEF/Frontiers]

5. Metaverso para a saúde mental

Houve um aumento de 13% nas condições de saúde mental e transtornos por uso de substâncias em todo o mundo entre 2007 e 2017, de acordo com a Organização Mundial da Saúde, e isso antes de a covid-19 desencadear um aumento de 25% na prevalência de ansiedade e depressão em todo o mundo.

O tempo excessivo de tela e o uso de mídias sociais podem diminuir o bem-estar psicológico, mas o uso responsável de espaços virtuais compartilhados no metaverso pode, na verdade, ajudar na saúde mental, acreditam os especialistas.

Essa iteração relativamente nova e imersiva da internet tem potencial para apoiar vários aspectos dos cuidados de saúde mental. Plataformas de jogos e tecnologias não invasivas, como fones de ouvido com eletrodos, estão sendo exploradas para fins de tratamento, por exemplo.

                                                                  [Imagem: WEF/Frontiers]

6. Sensores para monitoramento de plantas e culturas

Para alimentar adequadamente uma população global em expansão até o ano de 2050, a produção de alimentos deverá aumentar em 70%, de acordo com a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação. A inovação agrícola é, portanto, crucial.

Avanços recentes no monitoramento de colheitas incluem o uso de tratores equipados com sensores e dados de satélite, e já ajudaram os agricultores a aumentar a eficiência. A próxima fronteira são os sensores "de vestir nas plantas" - pequenos dispositivos que podem ser conectados às plantações e monitorar continuamente os níveis de temperatura, umidade e nutrientes.

Esses dados em tempo real podem otimizar os rendimentos das culturas, reduzir o desperdício, detectar sinais precoces de doenças e minimizar o impacto ambiental. Embora haja desafios a serem vencidos, os sensores vestíveis de plantas poderão revolucionar a produção e o gerenciamento das culturas.

                                                                [Imagem: WEF/Frontiers]

7. Ômica espacial

A ômica espacial combina técnicas avançadas de imagem com sequenciamento de DNA, para mapear processos biológicos em nível molecular. Esta técnica emergente permite a visualização da arquitetura celular e eventos biológicos anteriormente não observáveis - algo que pode ser usado para desenvolver "atlas celulares" de nível molecular de diferentes espécies.                                                                     

A ômica espacial tem potencial para auxiliar na descoberta terapêutica, na caracterização de tumores e no estudo de doenças infecciosas.

O mercado de soluções de ômica espacial está crescendo, embora os desafios técnicos relacionados à aquisição de dados, processamento, armazenamento e geração de relatórios padronizados devam ser enfrentados para efetivar todo esse potencial. Em última análise, esse campo poderia revolucionar nossa compreensão dos sistemas biológicos.

8. Eletrônica neural flexível

As interfaces cérebro-máquina (ICMs) usam sensores para capturar sinais elétricos do cérebro e usá-los para controlar computadores, máquinas e equipamentos. Enquanto sistemas com esse conceito já estejam em uso para o tratamento da epilepsia e em alguns dispositivos protéticos, as interfaces neurais tradicionais podem causar desconforto e ainda apresentam baixa precisão dos sinais coletados.

Recentemente, porém, os pesquisadores desenvolveram ICMs flexíveis que se adaptam ao cérebro. Isso pode aprofundar nossa compreensão das doenças cerebrais, fornecer maior controle de próteses e impulsionar o desenvolvimento de dispositivos de monitoramento cerebral e stents cerebrais.

Avanços futuros poderão eventualmente levar a uma verdadeira interface de inteligência humana-artificial, embora questões éticas devam ser consideradas antes que isso seja amplamente implementado.

                                                                   [Imagem: WEF/Frontiers]

9. Computação sustentável

As centrais de dados respondem por cerca de 1% do consumo global de eletricidade e contribuem cada vez mais para o agravamento da crise ambiental. No entanto, soluções de computação inovadoras, que promovem o uso sustentável de energia, estão sendo desenvolvidas em resposta a esse problema.

Várias técnicas de eficiência energética estão ajudando nesse esforço, incluindo sistemas de refrigeração líquida e o reaproveitamento do excesso de calor.

Em última análise, alcançar centrais de dados de energia líquida zero exigirá abordagens ainda mais criativas para integrar e co-projetar tecnologias para geração, armazenamento e gerenciamento de eletricidade.

                                                                    [Imagem: WEF/Frontiers]

10. Saúde facilitada por inteligência artificial

A pandemia de covid-19 colocou em evidência as fraquezas dos sistemas de saúde pública em todo o mundo. Isso acelerou a incorporação de inteligência artificial e aprendizado de máquina na área da saúde. Essas tecnologias podem ajudar a antecipar e abordar com eficácia futuras crises de saúde e reduzir o tempo de espera para atendimento médico.

Os cuidados de saúde baseados em IA podem beneficiar particularmente os países em desenvolvimento, onde os sistemas muitas vezes podem ser inadequados. Nos próximos anos, as soluções de saúde baseadas em IA provavelmente se tornarão cada vez mais prevalentes.

No entanto, existem desafios a serem enfrentados, como questões de privacidade de dados, níveis incertos de aceitação pública e de adesão dos pacientes. Uma estrutura ética cuidadosamente elaborada será necessária para qualquer sistema encarregado de grandes quantidades de dados pessoais.

Bibliografia:

Artigo: Top 10 Emerging Technologies of 2023
Autores: World Economic Forum, Frontiers Media S.A.
Link: https://www3.weforum.org/docs/WEF_Top_10_Emerging_Technologies_of_2023.pdf

 

Painéis solares de silício ficam flexíveis sem perder eficiência

O painel suportou milhares de ciclos de flexionamento sem perder a eficiência.

[Imagem: Wenzhu Liu et al. - 10.1038/s41586-023-05921-z]

Painel solar flexível

As células solares orgânicas - feitas de plásticos - são promissoras porque podem ser fabricadas em bases flexíveis e transparentes, permitindo sua colocação sobre janelas de vidro ou sobre superfícies irregulares.

Mas talvez não seja necessário esperar os progressos tecnológicos necessários para que elas se tornem duráveis o suficiente para chegar ao mercado e substituir os tradicionais painéis solares de silício, que são rígidos e de instalação cara.

Pesquisadores do Instituto de Microssistemas e Tecnologia da Informação de Shangai, na China, conseguiram fabricar um painel solar tradicional de silício, com as mesmas células solares hoje no mercado, que é dobrável o suficiente para se conformar a superfícies irregulares.

O painel solar, com 60 micrômetros de espessura, é tão flexível quanto uma folha de papel e mantém a mesma eficiência mesmo quando enrolado.

E o único custo dessa modificação foi uma ligeira queda na eficiência na conversão da energia solar em eletricidade em relação ao painel solar original, mas que permaneceu acima dos 24%.

Afinar e evitar trincas

O segredo do processo está na texturização da superfície do painel solar.

[Imagem: Wenzhu Liu et al. - 10.1038/s41586-023-05921-z]

Wenzhu Liu e seus colegas começaram com uma pastilha padrão de células de silício de 160 micrômetros de espessura e então usaram álcalis concentrados para corroer as pastilhas, chegando até um mínimo de 60 micrômetros de espessura sem perda de funcionalidade.

Mas então surgiu uma sequência de problemas. Após a redução de espessura, o painel solar fica tão polido que ele passa a refletir cerca de 30% da luz incidente conforme é dobrado, o que diminui muito a eficiência. A equipe então fez o trabalho oposto, usando outro composto mais diluído para criar ranhuras superficiais, obtendo padrões em microescala que lembram pirâmides. A reflexividade sumiu, mas então o painel perdeu flexibilidade porque trincava fácil demais.

"Há muito tempo as pessoas têm tido dificuldade em equilibrar a reflexão da luz e a flexibilidade, o que explica por que a maioria das eficiências relatadas das células solares de silício cristalino flexíveis têm sido relativamente baixas,' explicou Liu.

O pesquisador então se concentrou no estudo do surgimento das trincas. Usando câmeras de alta velocidade, ele descobriu que as rachaduras sempre começam nas bordas das pirâmides. Ele então usou uma mistura de ácidos para remover a textura das bordas e as bolachas recuperaram imediatamente sua flexibilidade.

Análises mais detalhadas mostraram que a região lisa dissipa a tensão mecânica da dobra, permitindo que a região texturizada forme uma rede de microtrincas, em vez de sofrer uma fratura drástica em um único ponto.

A equipe pretende começar a introduzir seus painéis solares flexíveis para recobrir estruturas aeroespaciais, como asas de aviões e drones e balões de pesquisa.

Bibliografia:

Artigo: Flexible solar cells based on foldable silicon wafers with blunted edges

Autores: Wenzhu Liu, Yujing Liu, Ziqiang Yang, Changqing Xu, Xiaodong Li, Shenglei Huang, Jianhua Shi, Junling Du, Anjun Han, Yuhao Yang, Guoning Xu, Jian Yu, Jiajia Ling, Jun Peng, Liping Yu, Bin Ding, Yuan Gao, Kai Jiang, Zhenfei Li, Yanchu Yang, Zhaojie Li, Shihu Lan, Haoxin Fu, Bin Fan, Yanyan Fu, Wei He, Fengrong Li, Xin Song, Yinuo Zhou, Qiang Shi, Guangyuan Wang, Lan Guo, Jingxuan Kang, Xinbo Yang, Dongdong Li, Zhechao Wang, Jie Li, Sigurdur Thoroddsen, Rong Cai, Fuhai Wei, Guoqiang Xing, Yi Xie, Xiaochun Liu, Liping Zhang, Fanying Meng, Zengfeng Di, Zhengxin Liu

Revista: Nature

Vol.: 617, pages 717-723

DOI: 10.1038/s41586-023-05921-z

 

Usina experimental na Alemanha começa a produzir carbono a partir do ar

Fonte: inovacaotecnologica.com.br

A equipe já tem os planos prontos para aumentar a escala do processo.

[Imagem: Markus Breig/KIT]

Captura direta de carbono

Começou a operar na Alemanha uma usina em escala piloto que captura o dióxido de carbono (CO2) diretamente do ar e produz carbono sólido em pó, que pode então ser armazenado ou usado como matéria-prima industrial.

"Se esse carbono permanecer permanentemente ligado [sem retornar para a atmosfera], combinamos com sucesso a emissão negativa com um componente do suprimento de recursos pós-fósseis como parte de uma futura estratégia de gerenciamento de carbono. Isso representa uma dupla contribuição para um futuro sustentável," disse o professor Benjamin Dietrich, do Instituto Karlsruher de Tecnologia (KIT).

O processo, batizado de Necoc, sigla em inglês para Dióxido de Carbono Negativo para Carbono, funciona em três etapas.

A primeira consiste em um absorvedor para separar o CO2 do ar ambiente, fazendo uma captura do gás diretamente da atmosfera. Na segunda etapa, o CO2 é levado para um reator microestruturado, onde reage com o hidrogênio produzido de forma sustentável a partir de um eletrolisador. Os componentes do gás de efeito estufa, carbono e oxigênio, formam então novas ligações e o CO2 se transforma em metano e água.

Enquanto a água flui de volta para o eletrolisador, o metano (incluindo o carbono) acaba em um reator com estanho líquido. É nele que ocorre a terceira etapa do processo: Nas bolhas que se formam e tendem a subir, ocorre uma reação de pirólise que divide as moléculas de metano, criando hidrogênio, que pode ser devolvido para separar o CO2, realimentando o processo.

A única parte restante é o carbono, que flutua como um microgranulado que pode ser retirado mecanicamente. A alteração dos parâmetros do processo, como o nível de temperatura, permite a produção de diferentes versões de carbono, como grafite, negro de fumo ou mesmo grafeno.

Esquema do processo que transforma CO2 em carbono.

[Imagem: KIT]

Ampliação e otimização

A usina experimental, do tamanho de um contêiner, remove dois quilogramas (kg) de CO2 do ar ambiente em um dia e o transforma em 0,5 kg de carbono sólido. Mas a equipe já tem planos para a próxima etapa, incluindo ampliação da escala e otimização do processo.

"Estamos planejando tornar o procedimento mais eficiente em termos de energia, melhorando a recuperação da energia do calor do processo," afirmou Leonid Stoppel, membro da equipe. Nós também estamos de olho em uma integração do armazenamento de calor de alta temperatura e do aquecimento solar direto."

 

Dois passos rumo ao hidrogênio extraído do ar com energia solar

Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br

Hidrogênio solar extraído do ar

Um dispositivo que possa ser alimentado por energia solar, colete água a partir da umidade do ar ambiente e forneça hidrogênio, o combustível limpo por excelência, tem sido um sonho para pesquisadores, engenheiros e ambientalistas há décadas.

Agora, nada menos do que dois avanços simultâneos nessa área mostram que esse não é um sonho tão inatingível. E ambos em um nível de prontidão tecnológica mais avançado do que as duas novas formas de produzir hidrogênio descobertas no final do ano passado.

Marina Caretti e colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, desenvolveram um sistema engenhoso, mas simples, que combina a tecnologia dos semicondutores usados na eletrônica e nas células solares com novos eletrodos para quebrar as moléculas de água em oxigênio e hidrogênio.

A grande inovação está exatamente nesses eletrodos, que têm duas características principais: Eles são porosos, para maximizar o contato com a água no ar, e são transparentes, para maximizar a exposição à luz solar do revestimento semicondutor.

O conjunto usa a energia solar para quebrar as moléculas de água presentes na umidade normal do ar, produzindo hidrogênio. Por isto, o mecanismo pode ser enquadrado na categoria da fotossíntese artificial, já que imita o modo como as plantas transformam a luz solar em energia química usando o dióxido de carbono do ar.

A grande inovação está no pequeno disco visto no centro do dispositivo.

[Imagem: Marina Caretti et al. - 10.1002/adma.202208740]

Revestidos com o material semicondutor coletor de luz, o mesmo das células solares, os eletrodos transparentes de difusão de gás de fato funcionam como uma folha artificial, coletando água do ar e usando a luz solar para produzir gás hidrogênio.

Embora a equipe não tenha ainda medido a eficiência de conversão de energia solar em hidrogênio, eles reconhecem que ela é modesta para este protótipo. Mas, com base nos materiais usados, a eficiência teórica máxima de conversão de energia solar em hidrogênio é de 12%, enquanto células a combustível líquidas do tipo PEC (células fotoeletroquímicas), uma tecnologia que pode ser considerada concorrente, podem alcançar uma eficiência de até 19%.

A mesma equipe já obteve uma eficiência de 14,2% na produção de hidrogênio solar usando materiais de alto custo e até 4,5% de eficiência na conversão fotoeletroquímica da água usando materiais de baixo custo.

Se 9% de eficiência parece pouco, isso é dezenas de vezes mais eficiente do que a fotossíntese natural.

[Imagem: Peng Zhou et al. - 10.1038/s41586-022-05399-1]

Painel de fotossíntese artificial

A segunda novidade veio pelas mãos de Peng Zhou e colegas da Universidade de Michigan, nos EUA, que construíram um novo tipo de painel solar que alcançou 9% de eficiência na conversão de água em hidrogênio e oxigênio, também imitando a fotossíntese.

Como opera ao ar livre, e não em condições controladas de laboratório, o protótipo representa um grande salto na tecnologia, sendo quase 10 vezes mais eficiente do que experimentos solares de divisão de água desse tipo.

Aqui, foram duas inovações, a primeira consistindo na redução da quantidade necessária do semicondutor responsável pela coleta da energia solar. Como este é o elemento mais caro da tecnologia, isso representa uma redução nos custos do hidrogênio solar.

"Nós reduzimos o tamanho do semicondutor em mais de 100 vezes em comparação com alguns semicondutores que trabalham apenas com baixa intensidade de luz," disse Peng Zhou, destacando que essa redução permite concentrar a luz solar por meio de lentes até 160 vezes o brilho normal do Sol sem danificar os semicondutores, o que aumenta muito a eficiência operacional da célula, embora imponha outras restrições de engenharia para uso prático.

A segunda inovação está na capacidade de usar a parte de maior energia do espectro solar para dividir a água, e a parte inferior do espectro para fornecer calor, que estimula a reação. Isso foi possível com o desenvolvimento de um catalisador semicondutor que se autoconserta, resistindo à degradação que os catalisadores geralmente sofrem quando aproveitam a luz solar para conduzir reações químicas.

O catalisador é feito de nanoestruturas de nitreto de índio e gálio, cultivadas em uma superfície de silício. Essa bolacha semicondutora captura a luz, convertendo-a em elétrons livres e lacunas - cargas positivas, deixadas quando os elétrons são liberados pela luz. As nanoestruturas são salpicadas com aglomerados de metal em nanoescala, com 1/2000 de milímetro de diâmetro, que usam esses elétrons e lacunas para ajudar a direcionar a reação.

A concentração da luz solar gera temperaturas muito mais altas, que aceleram o processo de separação da água, e o calor extra ainda ajuda a manter o hidrogênio e o oxigênio separados, em vez de renovar suas ligações e formar água novamente. Ambos ajudaram a equipe a coletar mais hidrogênio.

Os próximos desafios que a equipe pretende enfrentar são melhorar ainda mais a eficiência e obter hidrogênio de pureza alta o suficiente para que ele possa ser injetado diretamente nas células de combustível, produzindo eletricidade.

Bibliografia:

Artigo: Transparent Porous Conductive Substrates for Gas-Phase Photoelectrochemical Hydrogen Production
Autores: Marina Caretti, Elizaveta Mensi, Raluca-Ana Kessler, Linda Lazouni, Benjamin Goldman, Loi Carbone, Simon Nussbaum, Rebekah A. Wells, Hannah Johnson, Emeline Rideau, Jun-ho Yum, Kevin Sivula
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.202208740

Artigo: Solar-to-hydrogen efficiency of more than 9% in photocatalytic water splitting
Autores: Peng Zhou, Ishtiaque Ahmed Navid, Yongjin Ma, Yixin Xiao, Ping Wang, Zhengwei Ye, Baowen Zhou, Kai Sun, Zetian Mi
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-022-05399-1