Basta adicionar água:como os cientistas estão usando o silício para produzir hidrogênio sob demanda

O hidrogénio é um combustível limpo e renovável que tem potencial para abastecer as nossas casas e empresas e ajudar-nos a reduzir a nossa dependência de combustíveis fósseis. No entanto, a produção de hidrogénio pode ser um desafio, especialmente de uma forma que seja rentável e sustentável.

Uma abordagem promissora para a produção de hidrogênio é através do uso de silício. O silício é um material semicondutor abundante na crosta terrestre. Quando exposto à água, o silício pode produzir gás hidrogênio por meio de um processo chamado divisão fotoeletroquímica (PEC) da água.

Na divisão da água PEC, a energia luminosa é absorvida pelo semicondutor de silício, o que cria uma corrente elétrica. Essa corrente impulsiona a divisão das moléculas de água em hidrogênio e oxigênio gasoso.

A eficiência da divisão da água PEC depende de vários fatores, incluindo o tipo de silício utilizado, a fonte de luz e o design da célula. No entanto, os investigadores fizeram progressos significativos na melhoria da eficiência deste processo nos últimos anos.

Em 2017, uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) relatou um novo tipo de fotoeletrodo de silício que alcançou uma eficiência de conversão solar em hidrogênio de 12,4%. Esta é a maior eficiência já relatada para um sistema de divisão de água PEC à base de silício.

Os pesquisadores do Caltech usaram um tipo especial de silício chamado silício preto, que possui uma superfície rugosa que ajuda a absorver mais luz. Eles também usaram uma fonte de luz concentrada e uma célula especialmente projetada para melhorar a eficiência do processo.

O desenvolvimento deste novo tipo de fotoeletrodo de silício é um passo significativo na busca pela produção de hidrogênio sustentável e econômica. Com investigação e desenvolvimento contínuos, a divisão da água PEC poderá um dia tornar-se uma importante fonte de energia limpa e renovável.

Benefícios do uso de silício para produção de hidrogênio

Existem vários benefícios no uso de silício para produção de hidrogênio, incluindo:

* Abundância: O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, depois do oxigênio. Isso significa que é um material facilmente disponível e barato.
* Estabilidade: O silício é um material muito estável, o que o torna adequado para uso em ambientes agressivos.
* Não tóxico: O silício não é tóxico, o que significa que não representa risco à saúde humana ou ao meio ambiente.
* Alta eficiência: Os sistemas de divisão de água PEC baseados em silício podem atingir altas eficiências, o que significa que podem produzir muito hidrogênio com uma pequena quantidade de energia.

Desafios do uso de silício para produção de hidrogênio

Existem também alguns desafios associados à utilização do silício para a produção de hidrogénio, incluindo:

* Custo alto: O silício é um material relativamente caro, o que pode dificultar a produção de hidrogênio em larga escala.
* Absorção de luz limitada: O silício não absorve muito bem a luz, o que significa que pode ser difícil gerar eletricidade suficiente para conduzir o processo de divisão da água.
* Corrosão: O silício pode corroer na presença de água, o que pode reduzir a eficiência e a vida útil dos sistemas de separação de água PEC.

Diretrizes de pesquisa

Os pesquisadores estão trabalhando para superar os desafios associados ao uso do silício para a produção de hidrogênio. Algumas das direções de pesquisa mais promissoras incluem:

* Desenvolver novos tipos de materiais de silício que sejam mais eficientes na absorção de luz e menos suscetíveis à corrosão.
* Melhorar o design da célula para aumentar a eficiência do processo de divisão da água.
* Reduzindo o custo dos sistemas de divisão de água PEC à base de silício.

Com pesquisa e desenvolvimento contínuos, a divisão da água PEC à base de silício poderá um dia se tornar uma importante fonte de energia limpa e renovável.