Autor: Lucafem Consultoria Ambiental | Publicado: 2013-02-26T04:53:00-08:00



Descoberta nova forma de capturar energia do Sol

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/02/2013



Protótipo da célula metálica de fotossíntese artificial que usa a luz do
 Sol para produzir hidrogênio - APSW é a sigla em inglês para divisor de
 água solar plasmônico autônomo.[Imagem:&nbsp;Mubeen et al./Nature 
Nanotechnology]

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Célula solar metálica


Células solares fotovoltaicas, coletores termossolares e dispositivos de fotossíntese artificial estão entre as possibilidades de coletar e aproveitar a energia solar.


Agora, cientistas da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, nos
 Estados Unidos, descobriram uma forma totalmente nova de capturar a 
energia do Sol.


A maior vantagem da nova técnica é que ela se baseia inteiramente em 
metais, que são mais robustos do que os materiais semicondutores 
utilizados tradicionalmente.


"É a primeira alternativa radicalmente nova e potencialmente 
funcional aos dispositivos de conversão baseados em semicondutores nos 
últimos 70 anos ou mais," garante o professor Martin Moskovits, 
coordenador da equipe.


Células solares de semicondutores


Nas células solares atuais, a luz solar atinge uma camada de material
 semicondutor, um lado da qual é rica em elétrons (cargas negativas), e o
 outro é rico em lacunas (cargas positivas).


Os fótons do Sol excitam os elétrons, arrancando-os de suas posições e
 fazendo-os correr para o lado rico em lacunas, de onde são coletados na
 forma de eletricidade, podendo também acionar mecanismos de 
fotossíntese artificial.


"Por exemplo, os elétrons podem fazer com que íons de hidrogênio na 
água sejam convertidos em hidrogênio, um combustível, enquanto as 
lacunas produzem oxigênio," explica Moskovits.


Fotossíntese artificial com metais


Na nova técnica, não é um semicondutor que fornece os elétrons para iniciar o processo, é uma floresta de nanobastões de metais.


A demonstração usou nanobastões de ouro revestidos com uma camada de 
dióxido de titânio cristalino. No topo, foram depositadas nanopartículas
 de platina e, na base, um catalisador à base de cobalto.


O conjunto inteiro foi mergulhado em água, a fim de produzir hidrogênio diretamente da luz do Sol.




Cientistas
 afirmam que o uso de metais para coletar a energia solar é a primeira 
alternativa na área em mais de 70 anos. [Imagem: Mubeen et al./Nature 
Nanotechnology]

O mecanismo de geração das cargas é diferente das células solares 
fotovoltaicas de silício, por exemplo. Em vez de excitar e expulsar os 
elétrons, os fótons criam ondas coletivas de elétrons na superfície dos 
metais, chamadas plásmons de superfície.


Conforme os elétrons dessas ondas plasmônicas recebem energia das 
partículas de luz, alguns escalam o nanobastão metálico através do 
dióxido de titânio, até atingirem as nanopartículas de platina.


Isso gera uma reação que arranca íons de hidrogênio das moléculas que formam a água.


Enquanto isso, as lacunas deixadas para trás pelos elétrons descem 
até o catalisador na base dos nanobastões, ajudando a capturar o 
oxigênio liberado na reação.


Energia renovável e limpa


Durante o experimento, não foi observada qualquer corrosão nos nanobastões metálicos.


"O dispositivo funcionou sem interrupção ou falha por várias semanas," conta Moskovits.


Segundo ele, o próximo passo da pesquisa é aumentar a eficiência do 
processo, eventualmente permitindo a realização da longamente sonhada "economia do hidrogênio",
 onde o combustível limpo poderá ser produzido a partir da mais 
abundante e constantemente renovada energia disponível na Terra, a luz 
do Sol.