Novo material tem eficiência global de conversão de energia solar para hidrogênio 7 vezes maior que o anterior desenvolvido pelo mesmo método
A fabricação de eletrodos a partir de óxidos de ferro modificados com gálio e háfnio, melhorou em 7 vezes a eficiência de dispositivos para produção de energia limpa, em comparação com o material de referência, a hematita pura. O método também utiliza menor quantidade de substâncias que os processos anteriores, estabelecendo um novo recorde na área e colocando o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em posição competitiva no cenário para produção de protótipos.
Fabio Augusto Pires do CNPEM em frente ao pôster com pesquisa premiada no encontro de 2023 da Sociedade Brasileira de Física (SBF)
O trabalho que resultou na descoberta foi apresentado por Fabio Augusto Pires, do CNPEM, e acaba de receber um prêmio no Encontro de Outono da Sociedade Brasileira de Física, que ocorreu entre os dias 21 e 25 de maio, em Ouro Preto (MG).
A conversão de energia solar em energia química ocorre com o emprego de fotoeletrodos que, a partir da incidência de luz solar, possuem a capacidade de separar as moléculas de água em oxigênio e hidrogênio. O hidrogênio então pode ser utilizado como combustível não-poluente. Por não ter impacto ambiental significativo em nenhuma etapa da obtenção, esse caminho gera o chamado “Hidrogênio Verde”.
Considerada um semicondutor estável, a hematita em seu estado puro (α-Fe2O3) é um dos materiais mais utilizados na fotoeletrólise da água. O problema é que suas propriedades eletrônicas limitam a performance dos dispositivos em que é empregada, impedindo a criação de protótipos viáveis para a conversão energética em larga escala. Essa barreira metodológica fez com que muitos pesquisadores se voltassem à busca de outros materiais para substituir a hematita.
O grupo de pesquisa do CNPEM desenvolveu a tecnologia que permite a produção de nanomaterial composto por um ou múltiplos elementos em uma única etapa. Com isso, puderam testar pela primeira vez toda versatilidade da metodologia.
A hematita modificada com a incorporação simultânea de dois elementos – Gálio e Háfnio- que desempenham funções diferentes, porém sinérgicas, levou aos resultados atuais. Esses resultados superam o recorde anterior de performance, também obtido pelo próprio CNPEM, a partir de outro método que envolveu a hematita modificada com germânio.
Para o ganhador do prêmio, a grande inovação do feito está na forma de pensar a produção de hidrogênio verde. “É possível transformar algo já conhecido em funcional, em vez de buscar materiais completamente diferentes”, comenta.
Fabio Pires explica que agora os próximos passos envolvem a investigação de novas modificações na hematita usando esse método, para assim encontrar uma modificação ideal e, posteriormente, avaliar o escalonamento em escala industrial.
Sobre o CNPEM
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