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Novo dispositivo aumenta a eficiência de métodos sustentáveis de produção de hidrogênio

terça-feira, 9 de julho de 2024 10:03

Um dispositivo que pode ser usado na produção sustentável de hidrogênio, o chamado “combustível do futuro”, foi desenvolvido em universidades do Rio Grande do Sul. O dispositivo (um fotocatalisador) absorve luz do exterior e, com esses fótons, impulsiona reações necessárias para gerar hidrogênio de forma sustentável.

Enquanto combustível, o hidrogênio (H2) não emite gases de efeito estufa ao ser queimado. Porém, produzi-lo de forma sustentável ainda é um desafio. Duas abordagens possíveis nesse sentido são a fotorreforma de metanol e a divisão fotocatalítica da água, as quais utilizam diretamente a energia da luz solar para produzir hidrogênio a partir da conversão da molécula de metanol (CH3OH) e da divisão da molécula de água (H2O), respectivamente. Entretanto, para que esses processos aconteçam, é necessário contar com excelentes fotocatalisadores.

O novo fotocatalisador, cujo desempenho é superior a outros já reportados na literatura científica, foi desenvolvido por uma equipe formada por pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS) e da Universidad de Cantabria (Espanha).

Formado por nanopartículas de ouro (Au) de cerca de 4 nm fixadas em um suporte semicondutor de dióxido de titânio (TiO2), o dispositivo foi revestido com um líquido iônico (sal que se apresenta em estado líquido à temperatura ambiente). A deposição das nanopartículas foi realizada pela técnica de pulverização catódica de magnetron (mais conhecida pelo nome em inglês magnetron sputtering).

“Esta combinação inovadora aumenta o desempenho fotocatalítico através de uma melhora no aproveitamento da luz incidente na superfície do dispositivo, tornando-se uma abordagem promissora para a produção sustentável de hidrogênio”, disse Jonder Morais, professor da UFRGS e membro do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies (INES), que participou da pesquisa.

Além dos resultados promissores nos processos de fotocatálise, o dispositivo também apresentou boa estabilidade química devido à interação direta entre o ouro e o dióxido de titânio, promovida pela escolha da técnica de deposição. O revestimento de líquido iônico demonstrou vantagens por formar uma fina camada protetora que não altera a interação entre as nanopartículas de ouro e o semicondutor e, ao mesmo tempo, evita processos de lixiviação e de decomposição.

O novo dispositivo abre possibilidades para projetos de fotocatalisadores estáveis que impulsionem a produção verde e sustentável de hidrogênio. Dessa forma, o trabalho contribui para o avanço nas pesquisas em fotocatálise, bem como para o desenvolvimento de tecnologias de energia limpa. Além disso, do ponto de vista industrial, a robustez e a eficiência do dispositivo fotocatalítico tornam-no adequado para o aumento de escala. Essas vantagens se somam ao baixo impacto ambiental das abordagens usadas na produção do fotocatalisador, as quais dispensam o uso de solventes ou aditivos contaminantes para o meio ambiente.

A descrição completa do trabalho pode ser encontrada no artigo científico, disponível em https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.243.

Fonte: Gerência de Comunicação do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies