Pesquisadores da Universidade de Southampton transformaram fibras ópticas em microrreatores fotocatalíticos que convertem água em combustível de hidrogênio usando energia solar.

A tecnologia inovadora reveste o interior das bengalas de fibra óptica microestruturada (MOFCs) com um fotocatalisador que, com luz, gera hidrogênio que pode alimentar uma ampla gama de aplicações sustentáveis.

Químicos, físicos e engenheiros de Southampton publicaram sua prova de conceito em ACS Photonics e agora estabelecerá estudos mais amplos que demonstrem a escalabilidade da plataforma.

Os MOFCs foram desenvolvidos como reatores microfluídicos de alta pressão, cada um abrigando vários capilares que passam por uma reação química ao longo do comprimento da cana.

Juntamente com a geração de hidrogênio a partir da água, a equipe de pesquisa multidisciplinar está investigando a conversão fotoquímica de dióxido de carbono em combustível sintético. A metodologia única apresenta uma solução potencialmente viável para energia renovável, a eliminação dos gases de efeito estufa e a produção sustentável de produtos químicos.

Dr. Matthew Potter, Bolsista de pesquisa em química e autor principal, diz:"Ser capaz de combinar processos químicos ativados por luz com as excelentes propriedades de propagação de luz das fibras ópticas tem um enorme potencial. Neste trabalho, nosso fotorreator exclusivo mostra melhorias significativas na atividade em comparação com os sistemas existentes. Este é um exemplo ideal de engenharia química para uma tecnologia verde do século 21 ".

Os avanços na tecnologia de fibra óptica têm desempenhado um papel importante nas telecomunicações, potencial de armazenamento de dados e rede nos últimos anos. Esta última pesquisa envolve especialistas do Centro de Pesquisa Optoeletrônica (ORC) de Southampton, parte do Instituto Zepler de Fotônica e Nanoeletrônica, para aproveitar o controle sem precedentes das fibras sobre a propagação da luz.

Os cientistas revestem as fibras com óxido de titânio, decorado com nanopartículas de paládio. Esta abordagem permite que as bengalas revestidas sirvam simultaneamente como hospedeiro e catalisador para a divisão indireta contínua de água, com metanol como reagente de sacrifício.

Dr. Pier Sazio, coautor do estudo do Zepler Institute, diz:"As fibras ópticas formam a camada física da notável rede de telecomunicações global de quatro bilhões de quilômetros, atualmente se bifurcando e se expandindo a uma taxa de mais de Mach 20, ou seja, mais de 14, 000 pés / s. Para este projeto, redirecionamos essa capacidade de fabricação extraordinária usando instalações aqui no ORC, para fabricar microrreatores altamente escaláveis ​​feitos de vidro de sílica pura com propriedades de transparência ótica ideais para fotocatálise solar. "

O novo artigo da revista American Chemical Society (ACS) é liderado por Matthew, com contribuições do Professor de Química Robert Raja, Alice Oakley e Daniel Stewart, o Dr. Pier Sazio e o Dr. Thomas Bradley do ORC, e o Dr. Richard Boardman, da engenharia, do µ-VIS X-ray Imaging Center.

A pesquisa baseia-se nas descobertas das tecnologias de fibra fotônica financiadas pelo Conselho de Pesquisa de Ciências Físicas e de Engenharia para catálise de combustíveis solares (EP / N013883 / 1).

Professor Robert Raja, coautor do estudo e Professor de Química de Materiais e Catálise, diz:"Nos últimos 15 anos, fomos os pioneiros no desenvolvimento de uma plataforma preditiva para o projeto de nanocatalisadores multifuncionais e estamos entusiasmados com esta parceria com o ORC que levará a desenvolvimentos multiescala em fotônica e catálise. "