Modelo ball-and-stick da estrutura molecular do catalisador de combustível solar desenvolvido na Caltech. Azul representa átomos de ferro; verde é níquel; vermelho é oxigênio; o branco é hidrogênio. Crédito:Caltech
Os pesquisadores da Caltech fizeram uma descoberta que, segundo eles, pode levar à produção economicamente viável de combustíveis solares nos próximos anos.
Por anos, A pesquisa de combustível solar tem se concentrado no desenvolvimento de catalisadores que podem dividir a água em hidrogênio e oxigênio usando apenas a luz solar. O combustível de hidrogênio resultante pode ser usado para alimentar veículos motorizados, plantas elétricas, e células de combustível. Uma vez que a única coisa produzida pela queima de hidrogênio é a água, nenhuma poluição de carbono é adicionada à atmosfera.
Em 2014, pesquisadores do laboratório de Harry Gray, Arnold O. Beckman, Professor de Química da Caltech, desenvolveu um catalisador de separação de água feito de camadas de níquel e ferro. Contudo, ninguém tinha certeza de como funcionava. Muitos pesquisadores levantaram a hipótese de que as camadas de níquel, e não os átomos de ferro, foram responsáveis pela capacidade de divisão da água do catalisador (e outros semelhantes).
Para saber com certeza, Bryan Hunter (PhD '17), um ex-colega do Resnick Institute, e seus colegas no laboratório de Gray criaram uma configuração experimental que eliminou o catalisador de água. "Quando você tira um pouco da água, a reação fica mais lenta, e você pode tirar uma foto do que está acontecendo durante a reação, " ele diz.
Geração de gás por um catalisador de combustível solar. Crédito:Caltech
Essas imagens revelaram o sítio ativo do catalisador - o local específico onde a água é decomposta em oxigênio - e mostraram que o ferro estava realizando a reação de divisão da água, não níquel.
"Nosso mecanismo com suporte experimental é muito diferente do que foi proposto, "diz Hunter, primeiro autor de um artigo publicado em 6 de fevereiro em Joule , um jornal de pesquisa de energia sustentável, descrevendo a descoberta. "Agora podemos começar a fazer alterações neste material para melhorá-lo."
Cinza, cujo trabalho tem se concentrado em combustíveis solares por décadas, diz que a descoberta pode ser uma "virada de jogo" para o campo.
"Isso alertará as pessoas em todo o mundo que o ferro é particularmente bom para este tipo de catálise, "Ele diz." Eu não ficaria chocado se as pessoas começassem a usar esses catalisadores em aplicações comerciais em quatro ou cinco anos. "
O artigo que descreve a pesquisa em Joule é intitulado, "Capturando um intermediário de divisão de água de ferro (VI) em meios não aquosos."
