p No presente contexto de preocupação com CO ₂ níveis e questões de sustentabilidade, a busca por alternativas eficientes e limpas para a produção de energia continua. Entre os combustíveis ecológicos mais atraentes conhecidos, o hidrogênio se destaca e há muito potencial para seu uso. Mas os pesquisadores ainda precisam encontrar um método escalonável e com boa relação custo-benefício para produzir grandes quantidades de hidrogênio, e uma economia de hidrogênio ainda não está nas cartas. p Por exemplo, hidrogênio pode ser produzido a partir de combustíveis fósseis, mas o processo gera CO ₂ e é, Portanto, não sustentável. Uma abordagem ecologicamente correta para a produção de hidrogênio é a divisão da água:quebra das moléculas de água (H ₂ O) para obter hidrogênio puro (H ₂ ) A energia que esse processo requer pode ser colhida diretamente da radiação solar por meio de células fotoeletroquímicas. Essas células são compostas de dois eletrodos e um material denominado eletrólito; as características de todos os três são adaptadas para desencadear e favorecer as reações de separação da água necessárias.

p Uma característica importante que determina a eficiência da reação de divisão da água é o "gap" do material fotoeletrodo. O intervalo de banda é amplamente uma medida da energia que os eletrodos devem receber para que a carga possa ser transferida através deles e a reação possa ocorrer. Materiais de fotoeletrodos com lacunas de banda moderadas são desejáveis ​​porque menos energia teria que ser capturada da radiação solar para causar a circulação de carga. Diante disso, Eletrodos de carboneto de silício (SiC) têm sido explorados como uma opção promissora.

p Agora, cientistas do Instituto de Tecnologia de Nagoya, Japão, contribuíram para uma melhor compreensão desses materiais. “O SiC é um dos materiais fotoeletrodos mais promissores devido à sua durabilidade. Dentre seus diversos tipos, 3C-SiC pode absorver parte da luz visível devido ao seu gap moderado e também é capaz de gerar hidrogênio, "explica o Dr. Kato, o cientista-chefe deste estudo publicado no Applied Physics Express. No entanto, o desempenho observado dos fotoeletrodos 3C-SiC existentes ainda é inferior ao previsto por cálculos teóricos.

p Para preencher essa lacuna e melhorar o desempenho, os cientistas aplicaram uma abordagem relatada anteriormente:a eficiência dos fotoeletrodos pode ser melhorada dando-lhes uma estrutura texturizada. Uma superfície rugosa permite que a luz incidente passe pelo material várias vezes, aumentando a quantidade de luz solar absorvida.

p Neste estudo, para fazer as superfícies do fotoeletrodo 3C-SiC texturizadas, O Dr. Kato e seu colega empregaram uma técnica chamada "corrosão eletroquímica". Eles então compararam as propriedades óticas e elétricas e o desempenho de vários fotoeletrodos gravados sob várias condições. Eles também observaram todas as superfícies por meio de técnicas avançadas de microscopia.

p Eles perceberam que a corrosão ocorreu preferencialmente nas falhas e deslocamentos existentes na superfície do material. A rugosidade de sua superfície foi bastante aumentada (conforme desejado), sem a formação de "defeitos pontuais" - anomalias na estrutura de base do eletrodo.

p Seu desempenho - medido por meio de sua eficiência de conversão de fóton em corrente sob uma voltagem aplicada (também conhecido como "ABPE" ou "eficiência de conversão de fóton em corrente de polarização aplicada") - mostrou uma melhora. Em condições ideais de corrosão e deposição de cocatalisador de platina, o desempenho encontrado foi de 2%. "Este valor ABPE é o mais alto entre as eficiências relatadas para fotoeletrodos de SiC até agora. Assim, acreditamos que nosso fotoeletrodo 3C-SiC com uma textura de superfície formada por corrosão eletroquímica é promissor para aplicações de conversão de energia solar em hidrogênio, "conclui o Dr. Kato.

p Os cientistas dizem que seu objetivo final é algum dia produzir fotocátodos de SiC com eficiências de energia solar em hidrogênio comparáveis ​​às de outras tecnologias de conversão de energia. A concretização dessa visão pode ser um passo fundamental para uma economia de hidrogênio mais ecológica.