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    Pesquisadores aproveitam o sol para produzir gás hidrogênio a partir da água

    Mecanismos de H2 evolução. um , Visão geral das vias bimetálicas (homolíticas) e monometálicas (heterolíticas) para H2 evolução. b , Mecanismo proposto de H2 fotoeletrocatálise de evolução pelo catalisador monocomponente [Cp*Ir(bpy)H] + . M, metálico; L, ligante; e – , elétron. Crédito:Química da Natureza (2024). DOI:10.1038/s41557-024-01483-3


    Uma equipe de pesquisadores químicos da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill desenvolveu uma abordagem única para aproveitar a energia do Sol para produzir gás hidrogênio, uma potencial fonte de energia limpa, a partir da água, de acordo com um artigo publicado na Nature Chemistry<. /eu> .



    Liderado pelo químico Alexander Miller da UNC-Chapel Hill, o estudo, "A automontagem do catalisador acelera H eletrocatalítico bimetálico acionado por luz Evolution in Water", investiga um sistema que utiliza luz e eletricidade para dividir a água em seus elementos constituintes – hidrogênio e oxigênio.

    "O que descobrimos é que você pode induzir esses catalisadores a se automontarem nesses glóbulos, que se tornam melhores na absorção de luz e na formação de ligações químicas para produzir hidrogênio", disse Miller. “Esta pesquisa representa uma contribuição significativa para o campo da catálise e abre caminho para o desenvolvimento de tecnologias energéticas eficientes e sustentáveis.”

    Miller, professor de química na Faculdade de Artes e Ciências, foi acompanhado por Marc ter Horst, professor pesquisador do laboratório do núcleo de ressonância magnética nuclear; Isaac Cloward, assistente de pesquisa de pós-graduação; Tamara Jurado, pesquisadora associada de pós-doutorado; Tianfei Liu, pesquisador associado de pós-doutorado; e ex-membros de seu laboratório:Annabell Bonn, Matthew Chambers e Catherine Pitman.

    Os pesquisadores descobriram que as estruturas moleculares faziam com que os catalisadores – moléculas que aceleram uma reação química sem serem consumidos no processo – se amontoassem para formar micelas, que são glóbulos semelhantes a depósitos oleosos na superfície da água quando o azeite é adicionado a ela. .

    A divisão da água é um processo fundamental nas tecnologias de energias renováveis, particularmente na produção de hidrogénio como combustível limpo e sustentável. O hidrogênio obtido da água pode ser usado em células de combustível, motores de combustão e outras aplicações, sendo o único subproduto o vapor d'água.

    “A divisão da água tem o potencial de armazenar energia solar na forma de ligações químicas, abordando a natureza intermitente da geração de energia solar”, disse Miller. "A pesquisa sobre métodos de divisão de água eficientes e econômicos é uma área de interesse significativa no campo das energias renováveis ​​e do desenvolvimento sustentável."

    Os pesquisadores também usaram uma técnica especial chamada espalhamento dinâmico de luz, também conhecida como espectroscopia de correlação de fótons, para medir o tamanho dos catalisadores, analisando as flutuações na intensidade da luz espalhada. Esta técnica não invasiva forneceu informações valiosas sobre o tamanho, forma e distribuição dos catalisadores.

    Micelas maiores produziram hidrogênio mais rapidamente. Eles também usaram uma ferramenta analítica chamada espectroscopia de ressonância magnética nuclear, que confirmou que dentro dessas partículas os catalisadores estavam próximos uns dos outros.

    “Queremos capturar a energia da luz solar e, em vez de transformá-la em eletricidade, como um painel solar no seu telhado, queremos gerar um combustível que possamos armazenar e usar sob demanda para dirigir um carro, carregar uma bateria, acender as luzes. ", disse Moleiro. "Esse é o quadro geral."

    Mais informações: Isaac N. Cloward et al, A automontagem do catalisador acelera a evolução do H2 eletrocatalítico bimetálico acionado por luz na água, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-024-01483-3
    Informações do diário: Química da Natureza

    Fornecido pela Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill



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