p O hidrogênio é um combustível versátil que pode armazenar e liberar energia química quando necessário. O hidrogênio pode ser produzido de maneira neutra para o clima pela divisão eletrolítica da água em hidrogênio e oxigênio usando a energia solar. Isso pode ser obtido fotoeletroquimicamente (PEC), e para esta abordagem é necessário ter fotoeletrodos de baixo custo que forneçam uma certa fotovoltagem sob iluminação, e permanecem estáveis ​​em eletrólitos aquosos. p Contudo, aqui está o principal obstáculo; semicondutores convencionais corroem muito rapidamente na água. Filmes finos de óxido de metal são muito mais estáveis, mas ainda corroem com o tempo. Um dos materiais de fotoanodo de maior sucesso é o vanadato de bismuto (BiVO ₄ ), um óxido de metal complexo no qual as fotocorrentes já estão próximas do limite teórico. Mas o maior desafio para a divisão de água PEC comercialmente viável agora é avaliar e melhorar a estabilidade dos materiais fotoeletrodos durante sua operação PEC.

p Para este fim, uma equipe do HZB Institute for Solar Fuels liderada pelo Prof. Roel van de Krol (HZB), juntamente com grupos do Max Planck Institute for Iron Research, o Instituto Helmholtz Erlangen-Nuremberg para Energia Renovável, a Universidade de Freiburg e Imperial College London, utilizaram uma série de métodos de caracterização de última geração para entender os processos de corrosão de BiVO de alta qualidade ₄ fotoeletrodos.

p "Até aqui, só podíamos examinar fotoeletrodos antes e depois da corrosão fotoeletroquímica, "diz o Dr. Ibbi Ahmet, que iniciou o estudo junto com Siyuan Zhang do Instituto Max Planck. "Foi um pouco como ler apenas o primeiro e o último capítulos de um livro, e não saber como morreram todos os personagens. "Num primeiro passo para resolver este problema, o químico forneceu uma série de BiVO de alta pureza ₄ filmes finos que foram estudados em uma célula de fluxo recém-projetada com diferentes eletrólitos sob iluminação padrão.

p O resultado é o primeiro estudo de estabilidade operando do BiVO de alta pureza ₄ fotoanodos durante a reação fotoeletroquímica de evolução de oxigênio (REA). Usando espectrometria de massa de plasma in-situ (ICPMS), eles foram capazes de determinar quais elementos foram dissolvidos da superfície dos fotoanodos BiVO4 durante a reação fotoeletroquímica, em tempo real.

p "A partir dessas medições, fomos capazes de determinar um parâmetro útil, o número de estabilidade (S), "diz Ibbi. Este número de estabilidade é calculado a partir da razão entre o O ₂ moléculas produzidas e o número de átomos de metal dissolvidos no eletrólito e é de fato uma medida comparável perfeita de estabilidades de fotoeletrodos. A estabilidade de um fotoeletrodo é alta se a divisão da água estiver ocorrendo rapidamente (neste caso, a evolução de O ₂ ) e poucos átomos de metal entram no eletrólito. Este parâmetro também pode ser usado para determinar a mudança na estabilidade do fotoeletrodo durante sua vida ou avaliar as diferenças na estabilidade do BiVO ₄ em vários boratos tamponados com pH, eletrólitos de fosfato e citrato (eliminador de buracos).

p Este trabalho mostra como a estabilidade de fotoeletrodos e catalisadores pode ser comparada no futuro. Os autores continuaram a colaboração e agora estão usando essas técnicas e percepções valiosas para projetar soluções viáveis ​​para aumentar a estabilidade do BiVO ₄ fotoanodos e permitem seu uso em aplicações práticas de longo prazo.