Uma possí­vel fonte de energia renova¡vel éo gás hidrogaªnio produzido a partir da águacom o auxa­lio da luz solar. Pesquisadores da Linka¶ping University, Suanãcia, desenvolveram um material, carboneto de sila­cio caºbico nanoporoso, que exibe propriedades promissoras para capturar energia solar e dividir a águapara a produção de gás hidrogaªnio. O estudo foi publicado na revista ACS Nano .

"Novos sistemas de energia sustenta¡vel são necessa¡rios para atender aos desafios globais de energia e ambientais, como o aumento das emissaµes de dia³xido de carbono emudanças climáticas", disse Jianwu Sun, professor saªnior do Departamento de Fa­sica, Quí­mica e Biologia da Universidade de Linka¶ping, que liderou o novo estude.

O hidrogaªnio tem densidade de energia três vezes maior que a do petra³leo. Ele pode ser usado para gerar eletricidade usando uma canãlula de combusta­vel, e carros movidos a hidrogaªnio já estãodisponí­veis comercialmente. Quando o gás hidrogaªnio éusado para produzir energia, o aºnico produto formado é águapura . Em contraste, poranãm, o dia³xido de carbono écriado quando o hidrogaªnio éproduzido, uma vez que a tecnologia mais comumente usada hoje depende de combusta­veis fa³sseis para o processo. Assim, 9-12 toneladas de dia³xido de carbono são emitidas quando 1 tonelada de gás hidrogaªnio éproduzida.

A produção de gás hidrogaªnio pela divisão das moléculas de águacom o auxa­lio da energia solar éuma abordagem sustenta¡vel que poderia fornecer gás hidrogaªnio usando fontes renova¡veis ​​sem levar a emissaµes de dia³xido de carbono. Uma grande vantagem deste manãtodo éa possibilidade de converter a energia solar em combusta­vel que pode ser armazenado.

"As células solares convencionais produzem energia durante o dia, e a energia deve ser usada imediatamente ou armazenada, por exemplo, em baterias. O hidrogaªnio éuma fonte promissora de energia que pode ser armazenada e transportada da mesma forma que os combusta­veis tradicionais, como gasolina e diesel ", diz Jianwu Sun.

No entanto, não éuma tarefa fa¡cil dividir a águausando a energia da luz solarpara dar gás hidrogaªnio. Para que isso acontea§a, énecessa¡rio encontrar materiais de baixo custo que tenham as propriedades certas para a reação em que a água(H2O) édividida em hidrogaªnio (H2) e oxigaªnio (O2) por fotoeletra³lise. A energia da luz solar que pode ser usada para dividir a águaestãoprincipalmente na forma de radiação ultravioleta e luz visível. Portanto, énecessa¡rio um material que possa absorver com eficiência essa radiação para criar cargas que podem ser separadas e ter energia suficiente para dividir as moléculas de águaem gases de hidrogaªnio e oxigaªnio. A maioria dos materiais investigados atéagora são ineficientes na maneira como usam a energia da luz solar visível (dia³xido de tita¢nio, TiO2, por exemplo, absorve apenas luz solar ultravioleta) ou não tem as propriedades necessa¡rias para dividir a águaa gás hidrogaªnio (por exemplo, sila­cio, Si).

O grupo de pesquisa de Jianwu Sun investigou carboneto de sila­cio caºbico, 3C-SiC. Os cientistas produziram uma forma de carboneto de sila­cio caºbico que possui muitos poros extremamente pequenos. O material, que eles chamam de 3C-SiC nanoporoso, tem propriedades promissoras que sugerem que pode ser usado para produzir gás hidrogaªnio a partir da águausando a luz solar. O presente estudo foi publicado na revista ACS Nano, e nele os pesquisadores mostram que esse novo material poroso pode prender e coletar ultravioleta e a maior parte da luz solar visível com eficiência. Além disso, a estrutura porosa promove a separação das cargas que possuem a energia necessa¡ria, enquanto os pequenos poros proporcionam uma maior área desuperfÍcie ativa. Isso melhora a transferaªncia de carga e aumenta o número de locais de reação, aumentando ainda mais a eficiência de divisão da a¡gua.

"O principal resultado que mostramos éque o carboneto de sila­cio caºbico nanoporoso tem uma maior eficiência de separação de carga, o que torna a divisão da águaem hidrogaªnio muito melhor do que quando se usa carboneto de sila­cio planar", diz Jianwu Sun.