Energia

Descoberta nova técnica termossolar para produzir hidrogênio

Descoberta nova técnica de termossolar para produzir hidrogênio
O formato de usina termossolar já é bem conhecido - as diferenças estão no que ocorre no interior da torre. [Imagem: University of Colorado]

Usina termossolar

Acaba de ser descoberta uma técnica radicalmente nova na chamada fotossíntese artificial, o uso da energia solar para a produção do combustível hidrogênio.

A nova técnica usa o calor do Sol para separar as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio, abrindo o caminho para o uso do hidrogênio como combustível - um combustível limpo e "verde".

Tudo começa com um formato de usina termossolar já bem conhecido, no qual a luz é concentrada por espelhos em um ponto focal único no topo de uma torre central.

A torre recolhe o calor gerado pelo sistema de espelhos, que chega a 1.350 graus Celsius.

Óxidos metálicos

É aí que começam as diferenças com as usinas termossolares atuais, que usam o calor para produzir vapor, vapor este que gira turbinas para produz eletricidade.

No novo esquema, o calor é direcionado para um reator que contém compostos químicos conhecidos como óxidos metálicos.

Quando um óxido metálico se aquece, ele libera átomos de oxigênio, alterando sua composição e fazendo com que o composto recém-formado procure novos átomos de oxigênio.

A equipe demonstrou que a adição de vapor ao sistema - que pode ser produzido por ebulição da água no próprio reator - faz com que as moléculas de oxigênio da água procurem a superfície do óxido metálico, liberando moléculas de hidrogênio, que podem ser então coletadas na forma de gás.

"Nós projetamos algo que é muito diferente de outros métodos e, francamente, algo que ninguém antes pensou que fosse possível," disse Alan Weimer, da Universidade do Colorado, nos Estados Unidos. "A divisão de água com a luz solar é o Santo Graal de uma economia do hidrogênio sustentável."

Reações a mesma temperatura

Uma das principais diferenças entre o novo método e as técnicas já existentes para quebrar as moléculas de água é a capacidade de fazer duas reações químicas à mesma temperatura.

A teoria convencional sustenta que a produção de hidrogênio por meio do processo de óxidos de metal requer o aquecimento do reator a uma temperatura elevada para a remoção do oxigênio e, em seguida, seu resfriamento até uma temperatura mais baixa antes de se injetar o vapor para reoxidar o composto, de forma a liberar o hidrogênio.

"Uma das maiores inovações do nosso sistema é que não há qualquer oscilação na temperatura. Todo o processo é feito simplesmente virando a válvula de vapor para ligada ou desligada," acrescentou Charles Musgrave, coautor do estudo.

"Quando vimos que poderíamos usar este método mais simples e mais eficaz, foi necessário mudar nosso modo de pensar," confessa Weimer. "Nós tivemos que desenvolver uma teoria para explicá-lo e torná-lo crível e compreensível para outros cientistas e engenheiros."

Bibliografia:

Efficient Generation of H2 by Splitting Water with an Isothermal Redox Cycle
Christopher L. Muhich, Brian W. Evanko, Kayla C. Weston, Paul Lichty, Xinhua Liang, Janna Martinek, Charles B. Musgrave, Alan W. Weimer
Science
Vol.: 341 - 540-541
DOI: 10.1126/science.1239454




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