O desenvolvimento de combustíveis alternativos limpos e renováveis tornou-se a necessidade do momento devido à diminuição da oferta de combustíveis fósseis. O hidrogénio solar produzido a partir da água é um substituto sustentável e verde para os combustíveis fósseis para uma variedade de aplicações (por exemplo, transporte, geração de eletricidade e energia industrial). No entanto, a produção económica, eficiente e estável de hidrogénio a partir da água é ainda um desafio para as aplicações reais.
(...) A energia solar fornecida à Terra (173 000 TW) é quase 9600 vezes maior do que o consumo diário total de energia (17,91 TW em 2017). No entanto, o aproveitamento, armazenamento e utilização eficientes da energia solar ainda não são possíveis para atender à procura mundial de energia.
(...) O armazenamento da energia solar na forma de combustível químico tem sido proposto como uma solução útil para o aproveitamento ideal da energia solar. Entre os combustíveis químicos disponíveis, o hidrogénio é reconhecido como um combustível limpo promissor devido à sua ótima densidade de energia / propriedade de massa (120–142 MJ / kg) com zero emissões de CO2. No entanto, a produção de hidrogénio como matéria-prima renovável é um desafio tecnológico.(...)
Atualmente, 96% da produção de hidrogénio está associada a combustíveis fósseis (por exemplo, metano e carvão) como matéria-prima, enquanto 4% é produzido por eletrólise direta de água [4]. Os esforços atuais referem-se ao aumento da produção de hidrogénio a partir de água para reduzir a dependência de combustíveis fósseis. Além disso, a geração H2 por meio da separação da água por meios fotoelectroquímicos é considerada uma das opções mais eficazes com base a longo prazo pelo Departamento de Energia dos EUA.
(...) O desenvolvimento de fotoeléctrodos no que diz respeito às suas eficiências é a questão mais importante na determinação dos caminhos futuros para o desenvolvimento de células de combustível de hidrogénio eficientes e estáveis em grande escala.
(...) Para o aumento de escala e uso de longo prazo, os sistemas fotoelectroquímicos integrados com sistemas fotovoltaicos representam um grande avanço para a tecnologia de separação de água num futuro próximo. Assim, profissionais de engenharia e cientistas de materiais devem ser motivados a trabalhar coletivamente para enfrentar os desafios existentes para empreender dispositivos de separação solar de água altamente eficientes.
(...) À medida que o progresso da investigação em dispositivos fotoelectroquímicos continua, fica claro que a quebra de moléculas de água por via solar eficiente e a consequente produção de hidrogénio para aplicações reais serão brevemente uma realidade.
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Fonte: A. Thakur, D. Ghosh, P. Devi, K. Kim, P. Kumar, Current progress and challenges in photoelectrode materials for the production of hydrogen, Chemical Engineering Journal, 397 (2020) 125415