Ilustração em corte transversal de um modelo de evolução de bolha de gás no fotoeletrodo de filme fino e nanoestruturado. Considerando que H2 é formado em pontos de nucleação discricionária na superfície do eletrodo de película fina (a), resultando em coalescência de bolha de gás e a formação de uma camada de espuma de bolha, a superfície de Rh nanoestruturada favorece a formação de bolhas de gás H2 nas pontas de Rh induzidas, pontos quentes catalíticos (b). Aqui, gradientes de concentração ao longo da superfície facilitam a transferência de H2 para as bolhas durante a formação. A distância entre os pontos quentes evita a coalescência das bolhas de gás formadas. Crédito: Nature Communications (2018). DOI:10.1038 / s41467-018-04844-y
Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu uma maneira de tornar a geração de hidrogênio solar mais eficiente em ambientes de microgravidade. Em seu artigo publicado na revista Nature Communications , o grupo descreve o que aprenderam em experimentos com uma célula fotoeletroquímica caindo em uma torre suspensa.
Para ir muito longe no espaço, os futuros astronautas precisarão de alguns meios para criar seu próprio ar e combustível - transportar qualquer um deles em quantidade suficiente para viagens muito longas seria impraticável. Atualmente, os astronautas a bordo da ISS geram oxigênio usando um processo de dois estágios. A primeira etapa envolve a geração de eletricidade por meio de células solares. Na segunda fase, a eletricidade é usada para realizar uma técnica de eletrólise com água. Os pesquisadores observam que esse processo funciona, mas é ineficiente. Neste novo esforço, seu objetivo era melhorar a eficiência da técnica de eletrólise utilizada.
Os pesquisadores explicam que o processo atual envolve o uso de um eletrodo feito de um semicondutor que absorve a luz:Normalmente, um fosforeto de índio do tipo p. O eletrodo é então revestido com uma fina camada de um catalisador de ródio. Como foi observado no passado, a ineficiência está no problema de bolhas de hidrogênio aderindo à superfície dos eletrodos, em vez de balançar para cima deles (devido à flutuabilidade), como ocorre na Terra. Para fazê-los balançar em um ambiente de microgravidade, os pesquisadores mudaram a textura do eletrodo. Em vez da superfície plana normal, a equipe forçou o ródio a picos e vales, com a distância entre eles muito grande para que as bolhas de hidrogênio se acomodassem. Isso significava que eles tinham que sentar nos picos, o que deixou menos contato entre as bolhas e a superfície.
Para testar a ideia deles, os pesquisadores criaram cápsulas contendo seus aparelhos e os jogaram 120 metros abaixo na Torre de Queda de Bremen, na Alemanha. Eles observam que cada queda ocorreu em aproximadamente 9,3 segundos - tempo suficiente para seu dispositivo produzir gás hidrogênio.
Os pesquisadores descobriram que a mudança na superfície do eletrodo resultou na produção de gás hidrogênio nas mesmas taxas dos dispositivos em gravidade normal. Eles reconhecem que mais trabalho precisa ser feito, mas sugira que sua abordagem parece promissora.
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