p (PhysOrg.com) - Universidade da Califórnia, Os engenheiros elétricos de San Diego estão construindo uma floresta de minúsculas árvores de nanofios para capturar energia solar de maneira limpa, sem o uso de combustíveis fósseis, e colhê-la para a geração de hidrogênio. Reportagem no jornal Nanoescala , a equipe disse nanofios, que são feitos de materiais naturais abundantes, como silício e óxido de zinco, também oferecem uma maneira barata de fornecer combustível de hidrogênio em grande escala. p “Esta é uma maneira limpa de gerar combustível limpo, ”Disse Deli Wang, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs.

p A estrutura vertical e os galhos das árvores são a chave para capturar a quantidade máxima de energia solar, de acordo com Wang. Isso ocorre porque a estrutura vertical das árvores agarra e adsorve a luz, enquanto as superfícies planas simplesmente a refletem, Wang disse, acrescentando que também é semelhante às células fotorreceptoras da retina no olho humano. Em imagens da Terra vista do espaço, a luz reflete em superfícies planas, como o oceano ou desertos, enquanto as florestas parecem mais escuras.

p A equipe de Wang imitou essa estrutura em sua "matriz de nanofios ramificados em 3D", que usa um processo chamado desdobramento fotoeletroquímico da água para produzir gás hidrogênio. A divisão da água se refere ao processo de separar a água em oxigênio e hidrogênio para extrair o gás hidrogênio a ser usado como combustível. Este processo usa energia limpa sem subproduto do gás de efeito estufa. Por comparação, a forma convencional atual de produção de hidrogênio depende da eletricidade de combustíveis fósseis

p “O hidrogênio é considerado um combustível limpo em comparação com o combustível fóssil porque não há emissão de carbono, mas o hidrogênio usado atualmente não é gerado de forma limpa, ”Disse Ke Sun, um aluno de doutorado em engenharia elétrica que liderou o projeto.

p Ao coletar mais luz solar usando a estrutura nanotree vertical, A equipe de Wang desenvolveu uma maneira de produzir mais combustível de hidrogênio de forma eficiente em comparação com contrapartes planas. Wang também é afiliado ao Instituto de Telecomunicações e Tecnologia da Informação da Califórnia e ao Programa de Ciência e Engenharia de Materiais da UC San Diego.

p A estrutura de ramificação vertical também maximiza a produção de gás hidrogênio, disse o sol. Por exemplo, na superfície plana de uma panela de água fervente, as bolhas devem se tornar grandes para vir à superfície. Na estrutura nanotree, bolhas de gás muito pequenas de hidrogênio podem ser extraídas muito mais rápido. "Além disso, com esta estrutura, nós aprimoramos, por pelo menos 400, 000 vezes, a área de superfície para reações químicas, ”Disse Sun.

p A longo prazo, o que a equipe de Wang almeja é ainda maior:fotossíntese artificial. Na fotossíntese, à medida que as plantas absorvem a luz solar, elas também coletam dióxido de carbono (CO ₂ ) e água da atmosfera para criar carboidratos e alimentar seu próprio crescimento. A equipe de Wang espera imitar esse processo para também capturar CO ₂ da atmosfera, reduzindo as emissões de carbono, e convertê-lo em combustível de hidrocarboneto.

p “Estamos tentando imitar o que a planta faz para converter a luz do sol em energia, ”Disse Sun. "Esperamos que em um futuro próximo nossa estrutura 'nanotrópica' possa eventualmente fazer parte de um dispositivo eficiente que funcione como uma árvore real para a fotossíntese."

p A equipe também está estudando alternativas ao óxido de zinco, que absorve a luz ultravioleta do sol, mas tem problemas de estabilidade que afetam o uso vitalício da estrutura nanotree.