Produção
de hidrogênio solar bate recorde mundial de eficiência
Redação do Site
Inovação Tecnológica - 31/08/2016
Partindo de
componentes baratos e já testados, o sistema solar-químico gera hidrogênio com
uma eficiência de 14,2%. [Imagem: Infini Lab/EPFL]
Hidrogênio
solar
Como
podemos armazenar a energia solar ou a energia eólica para os momentos em que o
Sol não brilha ou o vento não sopra? Uma solução é convertê-la em hidrogênio
através da eletrólise da água.
A
ideia é utilizar a corrente elétrica produzida por um painel solar ou gerador
eólico para quebrar as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. O
hidrogênio, um combustível limpo, pode então ser armazenado para uso futuro
para produzir eletricidade sob demanda, ou como um combustível em células a hidrogênio.
Mas
é aqui que as coisas ficam complicadas. Embora diferentes tecnologias de
produção de hidrogênio solar - muitas vezes também chamadas de fotossíntese artificial - venham dando resultados
promissores em laboratório, elas ainda são muito instáveis ou caras, e precisam
ser melhor desenvolvidas para uso em escala comercial.
Recorde
mundial na produção de hidrogênio
Conhecendo as
deficiências das abordagens já utilizadas, pesquisadores suíços decidiram
combinar componentes que já se provaram eficazes em larga escala, em
utilizações na indústria, para desenvolver um sistema que fosse robusto e
eficaz.
O protótipo é
composto pela interligação de três células solares inovadoras, que produzem
altas tensões, acopladas a um sistema de eletrólise que não depende de
catalisadores de metais raros, como a platina ou o ródio, tradicionalmente
utilizados.
O dispositivo
mostrou-se capaz de converter a energia solar em hidrogênio a uma taxa de 14,2% e funcionou pelas mais de
100 horas ininterruptas que durou o teste inicial.
As células solares de heterojunção, que geram
tensões mais elevadas, foram cruciais para o sucesso do novo sistema de
produção de hidrogênio solar. [Imagem: EPFL/Shine Project]
"Um
sistema de 12 a 14 metros quadrados permitiria a geração e armazenamento de
hidrogênio suficiente para abastecer um carro de célula a combustível [para que
ele rode] 10.000 km a cada ano," disse Christophe Ballif, da Escola
Politécnica Federal de Lausane.
Além da
estabilidade do processo, em termos de desempenho este é um recorde mundial
para a produção de hidrogênio a partir de células solares sem o uso de metais
raros.
Alta tensão e
níquel
A chave para
o desenvolvimento foi tirar o máximo de cada um dos componentes existentes, e
utilizar um tipo de híbrido de célula solar de silício cristalino conhecida
como "célula de heterojunção". Sua estrutura de sanduíche, composta
por camadas de silício cristalino e silício amorfo, permite gerar tensões mais
altas.
E isto
significa que apenas três dessas células interligadas conseguem gerar uma
tensão quase ideal para que a eletrólise ocorra. A parte eletroquímica do
processo usa um catalisador feito de níquel, um metal largamente disponível.
Bibliografia:
Solar-to-Hydrogen Production at 14.2% Efficiency with Silicon Photovoltaics and Earth-Abundant Electrocatalysts
Jan-Willem Schüttauf, Miguel A. Modestino, Enrico Chinello, David Lambelet, Antonio Delfino, Didier Dominé, Antonin Faes, Matthieu Despeisse, Julien Bailat, Demetri Psaltis, Christophe Moser, Christophe Ballif
Journal of The Electrochemical Society
Vol.: 163, issue 10, F1177-F1181
DOI: 10.1149/2.0541610jes
Solar-to-Hydrogen Production at 14.2% Efficiency with Silicon Photovoltaics and Earth-Abundant Electrocatalysts
Jan-Willem Schüttauf, Miguel A. Modestino, Enrico Chinello, David Lambelet, Antonio Delfino, Didier Dominé, Antonin Faes, Matthieu Despeisse, Julien Bailat, Demetri Psaltis, Christophe Moser, Christophe Ballif
Journal of The Electrochemical Society
Vol.: 163, issue 10, F1177-F1181
DOI: 10.1149/2.0541610jes
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