Notícia

Pesquisa da Universidade do Porto aposta na nanotecnologia para gerar hidrogênio verde

Fonte

Universidade do Porto

Data

sexta-feira, 21 julho 2023 15:30

Áreas

Energia. Engenharia Ambiental. Engenharia de Energia. Materiais. Mobilidade Urbana. Nanotecnologia. Química Verde. Sustentabilidade. Tecnologias.

Uma equipe de pesquisadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), em Portugal, trabalha com nanomateriais para a produção de hidrogênio verde, gerado a partir da energia solar. O projeto H2Flexi-PEC’s, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), propõe uma alternativa mais barata, eficiente e escalável para a indústria produzir o combustível do futuro.

O hidrogênio só é ‘verde’ se a sua produção industrial utilizar eletricidade de energia renovável. Isso acontece com as células fotoeletroquímicas (PEC), que funcionam com energia solar e podem ser usadas no processo de eletrólise.

Nos laboratórios do Instituto de Física de Materiais Avançados, Nanotecnologia e Fotônica (IFIMUP), os pesquisadores pretendem chegar a uma nova geração destas células, através da construção de um fotoeletrodo, semicondutor, composto por materiais que existem em abundância em Portugal. O trióxido de tungstênio, a hematita e o dióxido de titânio, além de serem de baixo custo, têm uma elevada estabilidade, ou seja, são eficientes durante mais tempo e não se degradam facilmente.

Quanto menor, melhor 

Um novo método para otimizar a captura de luz é a incorporação de nanoestruturas plasmônicas no semicondutor, fabricadas a partir destes materiais abundantes. Estas nanoestruturas atuam como concentradores de luz, levando assim ao aumento da eficiência.

O fotoeletrodo pode conter nanotubos distribuídos hexagonalmente ou mesmo em nanofios ou filmes finos. E os detalhes fazem toda a diferença no que diz respeito à eficiência: “Se eu reduzir um material e aumentar a sua porosidade, obtenho uma maior área superficial, por consequência mais água em contato com o material, assim como maior área exposta à luz”, explicou a Dra. Arlete Apolinário, líder do projeto. Depois do desenvolvimento nos laboratórios do IFIMUP, os pesquisadores estão testando, em equipamento próprio, a estrutura que criaram: após verificarem as nanoestruturas em um microscópio eletrônico, eles passam à caracterização e aos testes no simulador solar existente na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Células flexíveis 

Para maior eficiência e versatilidade, os pesquisadores querem também tornar flexíveis as células fotoeletroquímicas. “A tradicional célula fotoeletroquímica é feita em substratos rígidos transparentes. Pretendemos desenvolver uma célula flexível que possa ser fabricada através de processos de impressão em larga escala, o que reduz significativamente os custos de produção. Para além disso, é vantajoso para a indústria ao nível do design por ser muito mais versátil, por exemplo, fácil de aplicar em superfícies curvas ou irregulares”, descreveu a pesquisadora.

No final do projeto, o objetivo dos pesquisadores da FCUP é então apresentar uma célula PEC flexível – a chamada  FlexiPEC’s – , com uma relação preço-desempenho adequada para competir com a geração elétrica tradicional baseada nos combustíveis fósseis. O objetivo é chegar à eficiência solar-química de 10%, necessária para comercialização.

A Dra. Arlete Apolinário acredita que esta será uma importante ‘arma’: “uma resposta num conjunto de respostas” para um planeta mais sustentável e para atingir a meta da neutralidade de carbono até 2050. Porque, no meio de uma missão urgente na qual a Humanidade se debate no momento, “não vai haver uma solução energética, mas sim um conjunto de soluções”, concluiu a pesquisadora. Urge trabalhar em diversas frentes.

Acesse a notícia completa na página da Universidade do Porto.

Fonte: Renata Silva, FCUP. Imagem: A Dra. Arlete Apolinário, pesquisadora do IFIMUP, na FCUP, lidera o projeto H2Flexi-PEC’s financiado pela FCT em Portugal. Fonte: Egídio Santos, Universidade do Porto.