Hidrogênio verde é produzido só com energia solar e umidade do ar

Hidrogênio limpo com energia limpa

Aquela que é considerada a fonte de energia mais limpa possível, conhecida como hidrogênio solar, acaba de receber um impulso crucial de um sistema alimentado por energia solar que produz hidrogênio verde diretamente da umidade atmosférica – sem depender de um suprimento de água e nem de fontes externas de energia.

Uma das principais rotas para a produção de hidrogênio limpo – hoje o hidrogênio é produzido a partir de combustíveis fósseis – consiste na eletrólise da água por meio de uma membrana de troca de prótons. No entanto, esse processo depende fortemente de água de alta pureza como matéria-prima da reação, limitando sua aplicação prática, sobretudo em regiões com escassez de água.

Enquanto isso, têm progredido rapidamente as tecnologias envolvendo a captação de água atmosférica, uma abordagem emergente para a obtenção de água pura a partir da umidade natural do ar ambiente – já é possível capturar água da umidade do ar mesmo em ambientes com apenas 30% de umidade.

Bo Fu e colegas do Instituto de Ciências Físicas de Hefei, na China, agora juntaram as duas coisas, desenvolvendo um sistema autossustentável que acopla a captação fototérmica de água atmosférica à eletrólise por membrana de troca de prótons.

“O sistema opera sem a necessidade de gases transportadores ou acessórios de entrada de energia externa, permitindo um processo totalmente movido a energia solar, com emissão zero de carbono durante todo o ciclo de produção de hidrogênio,” escreveu a equipe.

O segredo do sucesso está em uma estrutura de carbono com uma estrutura de poros cuidadosamente ordenados.
[Imagem: YIN Huajie]

Hidrogênio solar da umidade do ar

O sistema utiliza carbono hierarquicamente poroso como adsorvente para capturar a umidade do ar. O calor solar é usado para fazer essa água evaporar, e o vapor entra em um eletrolisador para a produção de hidrogênio. O material poroso é fabricado por meio de síntese de molde e calcinação, seguido da oxidação da superfície, para melhorar a afinidade com a água.

O protótipo apresentou um desempenho notável: Mesmo em condições de baixa umidade (tão baixa quanto 20%), ele manteve a coleta de água e o desempenho da evaporação estáveis.

Sob 40% de umidade, o sistema atingiu uma taxa de produção de hidrogênio de 0,49 litro por hora por quilograma de material adsorvente, com excelente estabilidade de ciclo e confiabilidade a longo prazo.

Testes de campo confirmaram ainda que o sistema pode produzir hidrogênio verde continuamente usando apenas energia solar, com zero emissões de carbono e sem aporte de energia externa.