(Phys.org) —Atualmente, uma das maneiras mais eficientes de armazenar energia solar é transferir a energia para catalisadores que dividem a água em hidrogênio e oxigênio. Então, o hidrogênio pode ser usado como combustível ou, posteriormente, recombinado com oxigênio para produzir água e liberar eletricidade quando necessário.

Contudo, um dos problemas com o uso de água para armazenar energia solar é que os catalisadores são feitos de elementos abundantes na terra (como o manganês, cobalto, e níquel) que corroem em água com pH neutro. Para resolver este problema, pesquisadores desenvolveram catalisadores de autocura que podem se regenerar na presença de outros elementos, tais como íons de fosfato ou borato carregados negativamente.

Uma das características notáveis ​​dos catalisadores de autocura é que, enquanto estiverem operando, não há limite para o número de vezes que eles podem se curar.

Agora em um novo artigo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences , dois dos pesquisadores que desenvolveram o catalisador de autocura, Cyrille Costentin na Paris Diderot University e Daniel G. Nocera na Harvard University, investigaram como esse processo funciona em um nível mais detalhado.

"Este artigo fornece um modelo quantitativo de autocura, "Nocera disse Phys.org . "Na verdade, vai além da energia e fornece um roteiro para o projeto de qualquer catalisador de autocura. O conjunto de regras é a automontagem e a catálise. Se a entrada de energia para a operação do catalisador for maior do que para a automontagem, então, o catalisador deve ser autocurativo. Portanto, os princípios desenvolvidos neste artigo são gerais. "

Como os pesquisadores mostram em seu trabalho, um catalisador pode autocurar se o processo de autocura requer menos energia do que a necessária para a operação normal do catalisador. Uma maneira simples de controlar o processo de autocura é ajustar o pH da solução, já que a quantidade de energia necessária para esses dois processos depende do pH.

Os pesquisadores mostram que existe uma "zona de autocura" de pH crítico que depende de vários fatores, em particular, a geometria da célula de divisão em água e a concentração de tampão fosfato ou borato. Felizmente para aplicações práticas, os pesquisadores mostram que a autocura pode ocorrer em uma ampla gama de valores de pH, incluindo a um pH neutro para geometrias celulares típicas e concentrações de tampão, o que permite que a maioria das fontes naturais de água seja usada para armazenar energia solar.

Uma vez que se espera que grande parte da demanda futura por energia renovável venha de pessoas de baixa renda, países em desenvolvimento, a capacidade de usar fontes de água naturais locais em vez de água pura para armazenar energia solar oferecerá uma grande vantagem para a implementação da tecnologia de maneira econômica e em grande escala. Os pesquisadores planejam trabalhar para atingir esse objetivo no futuro.

"A próxima etapa é a prototipagem, "Nocera disse." Estamos usando este catalisador em conjunto com CO ₂ e n ₂ fixando bactérias (papéis do nosso grupo em Ciência em 2016 e PNAS em 2017) para fazer combustíveis líquidos e fertilizantes, renovável (usando apenas ar, agua, e luz solar como entradas). Esses protótipos estão sendo desenvolvidos na Índia neste momento. "

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