Inovação na Produção de Hidrogênio Verde: Fotoeletrolisadores Sustentáveis
Um novo sistema inovador para a produção de hidrogênio verde, que não emite carbono e utiliza apenas luz solar e água, foi desenvolvido por pesquisadores do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Esse protótipo, conhecido como fotoeletrolisador, foi submetido a testes rigorosos em laboratório e em ambiente externo, conforme detalhado em um estudo publicado na ACS Energy Letters.
O que são Fotoeletrolisadores?
Os fotoeletrolisadores se diferenciam dos eletrolisadores convencionais, pois são autossuficientes em termos energéticos, utilizando um componente inovador chamado fotoânodo. Este eletrodo é responsável por captar a luz solar e convertê-la diretamente em energia para realizar reações eletroquímicas, resultando na separação do hidrogênio da água. A grande novidade é que esses sistemas têm o potencial de produzir hidrogênio verde de forma escalável e sustentável.
Avanços na Pesquisa
Os pesquisadores conseguiram uma inovação significativa ao desenvolver um fotoânodo de hematita, um material natural abundante e estável em contato com a água. O projeto envolveu a adição de óxidos de alumínio e zircônio, que não apenas melhoraram a eficiência do fotoânodo, mas também mantiveram sua estabilidade.
"A obtenção de um fotoânodo eficiente, estável e escalável é um grande avanço para a produção sustentável de hidrogênio", afirma Flavio Leandro de Souza, professor da Universidade Federal do ABC (UFABC) e líder do estudo. Essa pesquisa faz parte de um esforço colaborativo no Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), fundado pela FAPESP e pela Shell.
Escalabilidade e Testes de Eficiência
O método desenvolvido para a produção dos fotoânodos permite a fabricação em escala industrial, com a equipe conseguindo produzir cem unidades com características idênticas. A modularidade do sistema é uma característica chave: dez fotoânodos formam um único fotoeletrolisador, e múltiplos fotoeletrolisadores podem ser integrados para construir módulos de até um metro quadrado.
Em testes laboratoriais, o sistema demonstrou estabilidade ao operar por 120 horas, confirmando sua eficácia. Um protótipo com dois fotoeletrolisadores também foi testado ao ar livre, mostrando robustez e mantendo a eficiência observada em laboratório.
Próximos Passos e Perspectivas
Os pesquisadores atualmente estão focados no desenvolvimento do cátodo do fotoeletrolisador, buscando que ele também utilize a luz solar como fonte de energia. O objetivo é criar um módulo que funcione totalmente com irradiação solar, otimizando ainda mais a produção de hidrogênio.
Esse sistema é especialmente adequado para indústrias que necessitam de hidrogênio verde de maneira pontual, possibilitando a injeção direta do gás em processos industriais. A modularidade da tecnologia permite ajustes no tamanho e na capacidade do equipamento, conforme as necessidades específicas de cada indústria.
Para alcançar uma produção ainda maior, a equipe planeja realizar testes adicionais, o que requer investimentos significativos em infraestrutura e segurança. A colaboração com empresas interessadas será fundamental para o sucesso dessa etapa.
Financiamento e Reconhecimento
A pesquisa recebeu apoio da FAPESP, por meio do Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEMol). O artigo completo sobre a fabricação de fotoeletrodos e a integração do reator modular pode ser acessado em pubs.acs.org.
Essa inovação em tecnologia de hidrogênio verde pode ser um marco crucial para a transição para fontes de energia mais sustentáveis e ambientalmente amigáveis, alinhando-se às demandas globais por soluções energéticas limpas e sustentáveis.
Informações da Agência FAPESP
