Melhoramentos em Fotossíntese Artificial

Uma equipe internacional conseguiu aumentar consideravelmente a eficiência de separação de a água solar direta com uma célula solar em tandem cujas superfícies foram seletivamente modificadas. O novo valor recorde é de 14 por cento e, portanto, encabeça o recorde anterior de 12,4 por cento, quebrado agora, pela primeira vez em 17 anos. A energia solar é abundante disponível globalmente, mas infelizmente não constantemente e não em todos os lugares. Uma solução especialmente interessante para armazenar esta energia é a fotossíntese artificial. Isto é o que cada folha pode fazer, ou seja, converter a luz solar em energia química. Isso pode realizar-se bem com sistemas artificiais baseados em semicondutores. Estes usam a energia elétrica que a luz solar cria em componentes individuais de semicondutores para separar a água em oxigênio e hidrogênio. Hidrogênio possui muito alta densidade de energia, pode ser empregue de muitas maneiras e pode substituir os combustíveis fósseis. Além disso, o dióxido de carbono, não nocivo para o clima, é libertado a partir de hidrogênio durante a combustão, em vez disso apenas água. No entanto até agora, a fabricação de hidrogênio solar ao nível industrial falhou devido aos custos. Isto é porque a eficiência da fotossíntese artificial, isto é, o teor de energia do hidrogênio em comparação com o da luz solar, tem sido simplesmente demasiado baixo para produzir economicamente hidrogênio a partir do sol. Valor recorde agora excedido - Nas instalações científicas em todo o mundo, portanto, tenho pesquisado por muitos anos como quebrar o recorde existente para a fotossíntese artificial de 12,4%, o que tem sido realizado há 17 anos pela NREL nos EUA. Componente central: Cell Tandem Solar -  Agora, uma equipe de TU Ilmenau, Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), o Instituto de Tecnologia da Califórnia, bem como o Fraunhofer ISE superou consideravelmente este valor recorde. O autor Matthias, ativo em TU Ilmenau e no Instituto HZB para Combustíveis Solares, havia processado ​​e pesquisado ​​cerca de cem amostras para o conseguir. Os componentes fundamentais são as células solares em tandem do que são conhecidos como semicondutores III-V. Usando um processo de foto-electroquímica agora patenteado, poderia modificar certas superfícies destes sistemas semicondutores, de tal maneira que eles funcionaram melhor na separação da água. Estabilidade melhorada - "Temos eletronicamente e quimicamente passivado in situ as camadas de alumínio-índio-fosforeto em particular, e assim eficientemente acoplado à camada de catalisador para a produção de hidrogênio. Deste modo, nós fomos capazes de controlar a composição da superfície em escalas sub-nanômetros, "explica. Houve enorme melhoria na estabilidade a longo prazo. No início, as amostras só sobreviveram alguns segundos antes de sua potência entrar em colapso. Seguindo cerca de um ano de otimização, eles permanecem estáveis ​​por mais de 40 horas. Novos passos em direção a um objetivo a estabilidade a longo prazo de 1000 horas já estão em andamento. Próximas metas visíveis - "As previsões indicam que a geração de hidrogênio a partir da luz solar usando semicondutores de alta eficiência poderia ser economicamente competitiva para as fontes de energia fósseis em níveis de eficiência de 15% ou mais. Isso corresponde a um preço de hidrogênio de cerca de 4 dólares por quilo", diz o Prof. Thomas Hannappel, do grupo fotovoltaico em TU Ilmenau, que era conselheiro acadêmico para o trabalho. Prof. Hans-Joachim Lewerenz do Centro Conjunto de Fotossíntese Artificial do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que trabalhou em estreita colaboração com May, disse: "Estamos quase lá se formos bem sucedidos agora em reduzir as perdas dos transportadores de carga nas interfaces que podem ser capaz de armazenar mais do que quimicamente até 17% da energia solar incidente na forma de hidrogênio, usando este sistema de semicondutores." Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.