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Cientistas usam perovskita para produzir hidrogênio renovável

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), nos EUA, desenvolveram um novo método para produzir hidrogênio de maneira renovável. Eles usaram compostos feitos à base de perovskita para tornar o processo de obtenção mais sustentável e barato.

A tecnologia utilizada pelos cientistas é conhecida como hidrogênio termoquímico solar (STCH, na sigla em inglês). Essa técnica é energeticamente mais eficiente do que o processo de produção de hidrogênio limpo baseado no método de eletrólise, amplamente empregado pela indústria para fabricação de amônia.

“Esse é certamente um campo muito desafiador, com muitas questões de pesquisa ainda sem resposta, principalmente na perspectiva de utilização de materiais promissores como a perovskita”, explica o engenheiro eletroquímico Zhiwen Ma, autor principal do estudo.

Hidrogênio termoquímico

O sistema de eletrólise precisa de eletricidade para dividir a água em hidrogênio e oxigênio. Já o STCH conta com um processo químico de duas etapas em que os óxidos metálicos são expostos a temperaturas superiores a 1.400 °C e depois reoxidados com vapor em temperaturas mais baixas para produzir o hidrogênio.

Plataforma conceitual de produção de hidrogênio termoquímico solar (Imagem: Reprodução/NREL)
Plataforma conceitual de produção de hidrogênio termoquímico solar (Imagem: Reprodução/NREL)

Utilizando aprendizagem de máquina, cálculos de defeitos e experimentos externos, os pesquisadores descobriram a possibilidade de usar novos materiais de perovskita, capazes de catalisar a energia solar e transformá-la em um combustível essencial para a produção de hidrogênio renovável.

“Para atingir esse nível de eficiência e sustentabilidade, nós precisamos apenas identificar quais perovskitas são capazes de lidar com altas temperaturas sem perder sua capacidade energética, independentemente das condições climáticas às quais elas serão submetidas”, acrescenta Ma.

Energia fotovoltaica

A produção direta do hidrogênio termoquímico solar consegue criar uma reação química única, capaz de utilizar facilmente todo o espectro de radiação. Com esse processo, é possível alcançar uma eficiência muito maior nas taxas de conversão de energia fotovoltaica concentrada.

Esquema de produção do hidrogênio termoquímico solar (Imagem: Reprodução/NREL)
Esquema de produção do hidrogênio termoquímico solar (Imagem: Reprodução/NREL)

Segundo os pesquisadores, antes de mais nada, é preciso identificar quais são os materiais mais eficientes para obtenção do hidrogênio termoquímico. A perovskita, de maneira geral, apresentou bons resultados, mas esses compostos ainda requerem novos estudos antes de serem aplicados fora dos laboratórios.

“Esse material ainda não foi necessariamente encontrado, mas essa análise fornece alguns limites para onde devemos ir em busca de um equilíbrio entre os custos de produção e as expectativas energéticas que a comunidade científica deseja”, encerra a professora de engenharia de materiais Genevieve Saur, coautora do estudo.

Fonte: Canaltech

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