Um novo nanomaterial híbrido colhe energia solar e usa-o para extrair hidrogênio da água do mar, de forma econômica e econômica.

É possível produzir hidrogênio para alimentar células de combustível extraindo o gás da água do mar, mas a eletricidade necessária para fazê-lo torna o processo ainda é caro. O pesquisador da UCF, Yang Yang, criou um novo nanomaterial híbrido que aproveita a energia solar e usa-o para gerar hidrogênio da água do mar de forma mais barata e eficiente do que os materiais atuais.

O avanço poderia algum dia levar a uma nova fonte de combustíveis limpos, aliviar a demanda de combustíveis fósseis e impulsionar a economia, onde a luz do sol e a água do mar são abundantes.

Yang, professor assistente com consultas conjuntas no Centro de Tecnologia NanoScience da Universidade da Flórida Central e no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, vem trabalhando na divisão de hidrogênio solar há quase 10 anos.

É feito usando um fotocatalisador – um material que estimula uma reação química usando energia da luz. Quando ele começou sua pesquisa, Yang concentrou-se no uso de energia solar para extrair hidrogênio da água purificada. É uma tarefa muito mais difícil com a água do mar; Os fotocatalisadores necessários não são duráveis o suficiente para lidar com sua biomassa e sal corrosivo.

Conforme relatado na revista Energy & Environmental Science, Yang e sua equipe de pesquisa desenvolveram um novo catalisador capaz de não só colher um espectro de luz muito mais amplo do que outros materiais, mas também enfrentar as duras condições encontradas na água do mar.

“Nós abrimos uma nova janela para dividir água real, não apenas água purificada em um laboratório”, disse Yang. “Isso realmente funciona bem na água do mar”.

Yang desenvolveu um método de fabricação de um fotocatalisador composto por um material híbrido. Pequenas nanocavidades foram quimicamente gravadas na superfície de um filme ultrafino de dióxido de titânio, o fotocatalisador mais comum. Essas indentações de nanocavidade foram revestidas com nanoflakes de dissulfureto de molibdênio, um material bidimensional com a espessura de um único átomo.

Os catalisadores típicos são capazes de converter apenas uma largura de banda limitada de luz em energia. Com seu novo material, a equipe de Yang é capaz de aumentar significativamente a largura de banda da luz que pode ser colhida. Ao controlar a densidade da vacância de enxofre dentro dos nanoflakes, eles podem produzir energia dos comprimentos de onda de luz ultravioleta para o infravermelho próximo, tornando-a pelo menos duas vezes mais eficiente que os fotocatalisadores atuais.

“Podemos absorver muito mais energia solar da luz do que o material convencional”, disse Yang. “Eventualmente, se for comercializado, seria bom para a economia da Flórida. Temos muita água do mar em torno da Flórida e muito sol realmente bom”.

Em muitas situações, produzir um combustível químico da energia solar é uma solução melhor do que produzir eletricidade a partir de painéis solares, disse ele. Que a eletricidade deve ser usada ou armazenada em baterias, que se degradam, enquanto o gás hidrogênio é facilmente armazenado e transportado.

A fabricação do catalisador é relativamente fácil e econômica. A equipe de Yang continua suas pesquisas, focalizando a melhor maneira de ampliar a fabricação e melhorar ainda mais seu desempenho, de modo que é possível dividir o hidrogênio com as águas residuais.