06/04/2020
P&D

Fibras óticas para produção hidrogênio

Pesquisadores da Universidade de Southampton transformaram as fibras ópticas em micro-reatores fotocatalíticos que convertem água em combustível de hidrogênio usando energia solar. A tecnologia inovadora reveste o interior de bastões de fibra óptica microestruturada (MOFCs) com um fotocatalisador que - com a luz - gera hidrogênio que pode alimentar uma ampla gama de aplicações sustentáveis.

Químicos, físicos e engenheiros de Southampton publicaram sua prova de conceito na ACS Photonics e agora estabelecerão estudos mais amplos que demonstram a escalabilidade da plataforma. Os MOFCs foram desenvolvidos como reatores microfluídicos de alta pressão, cada um abrigando vários capilares que passam por uma reação química ao longo do comprimento da cana.

Além da geração de hidrogênio a partir da água, a equipe multidisciplinar de pesquisa está investigando a conversão fotoquímica de dióxido de carbono em combustível sintético. A metodologia exclusiva apresenta uma solução potencialmente viável para energia renovável, eliminação de gases de efeito estufa e produção química sustentável. O Dr. Matthew Potter, Bolsista de Pesquisa em Química e principal autor, diz: “A capacidade de combinar processos químicos ativados pela luz com as excelentes propriedades de propagação da luz das fibras ópticas tem um enorme potencial. Neste trabalho, nosso fotorreator exclusivo mostra melhorias significativas na atividade em comparação com os sistemas existentes. Este é um exemplo ideal de engenharia química para uma tecnologia verde do século XXI.”

Os avanços na tecnologia de fibra óptica têm desempenhado um papel importante no potencial de telecomunicações, armazenamento de dados e redes nos últimos anos. Esta pesquisa mais recente envolve especialistas do Centro de Pesquisa Optoeletrônica (SRO) de Southampton, parte do Instituto Zepler de Fotônica e Nanoeletrônica, para explorar o controle sem precedentes das fibras de propagação de luz. Os cientistas revestem as fibras com óxido de titânio, decorado com nanopartículas de paládio. Essa abordagem permite que os bastões revestidos sirvam simultaneamente como hospedeiro e catalisador para a separação indireta contínua da água, com metanol como reagente de sacrifício.

O Dr. Pier Sazio, co-autor do estudo do Instituto Zepler, diz: “As fibras ópticas formam a camada física da notável rede global de telecomunicações de quatro bilhões de quilômetros de extensão, atualmente bifurcando e expandindo a uma taxa superior a Mach 20, ou seja, mais de 14.000 pé /seg. Para este projeto, reaproveitamos essa extraordinária capacidade de fabricação usando as instalações aqui no ORC, para fabricar microrreatores altamente escaláveis feitos de vidro de sílica pura, com propriedades ideais de transparência óptica para fotocatálise solar. ”O novo artigo da revista American Chemical Society (ACS) é liderado por Matthew, com contribuições do professor de química Robert Raja, Alice Oakley e Daniel Stewart, do dr. Pier Sazio e do dr. Thomas Bradley do ORC e do dr. Thomas Bradley e do dr. Richard Boardman da engenharia no µ- Centro de Imagem de Raios-X VIS.

A pesquisa baseia-se em descobertas das tecnologias de fibras fotônicas financiadas pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas para catálise de combustíveis solares (EP / N013883 / 1). O professor Robert Raja, co-autor do estudo e professor de Química e Catálise de Materiais, diz: “Nos últimos 15 anos, fomos pioneiros no desenvolvimento de uma plataforma preditiva para o design de nanocatalisadores multifuncionais e estamos entusiasmados com a parceria com o ORC que leva a desenvolvimentos em múltiplas escalas em fotônica e catálise.

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