Language
Country/Area
No result found
A magia da água: como dividir a água em hidrogênio e oxigênio?
A tecnologia de divisão da água é como uma magia dada à água, que pode convertê-la em hidrogênio e oxigênio. Este processo não é apenas omnipresente na natureza, mas também a tecnologia central da futura economia do hidrogénio. No entanto, em aplicações práticas, a decomposição da água está repleta de desafios, especialmente como obter hidrogénio de forma eficiente e económica, que é o foco de investigação de muitos cientistas e engenheiros.
Desafios da água eletrolisada
A eletrólise da água é o processo de decomposição da água (H2O) em oxigênio (O2) e hidrogênio (H2). Este processo é simples mas desafiante porque a energia eléctrica necessária excede frequentemente o valor económico do próprio hidrogénio.
Embora a eletrólise a baixa temperatura seja menos eficiente, a eletrólise a alta temperatura (HTE) pode aumentar a taxa de conversão de energia para cerca de 50%.
Isso ocorre porque a eletrólise em alta temperatura utiliza parte da energia térmica na reação química, portanto a energia convertida é mais eficiente. Com o avanço da tecnologia de eletrólise, será possível obter uma produção de hidrogênio mais eficiente no futuro.
Decomposição da água na fotossíntese
Outra forma de divisão da água pode ser observada durante a fotossíntese, mas neste processo, os elétrons produzidos não são usados em última análise para produzir gás hidrogênio, mas são usados para reduzir o dióxido de carbono e criar açúcar. O efeito da “água oxidante” neste processo pode ser chamado de decomposição da água na natureza. Neste processo, o elemento manganês no sítio de ativação tem levado a muitas pesquisas sobre a síntese de compostos de manganês como catalisadores de oxidação da água.
Separação fotoeletroquímica da água
A divisão da água com a ajuda da eletricidade produzida por sistemas fotovoltaicos é considerada uma das formas mais limpas de produzir hidrogénio. Na unidade fotoeletroquímica, a energia solar é utilizada para impulsionar a divisão da água durante a realização da catálise, que é chamada de fotossíntese artificial.
Separação fotocatalítica da água
Em contraste, o processo de divisão da água com a ajuda de fotocatalisadores suspensos em água pode ser mais eficiente. Esse tipo de tecnologia visa encurtar todo o processo de reação para uma única etapa de produção de hidrogênio e oxigênio.
Outros métodos de divisão de água
Além dos métodos acima, existe também o método de dissociação de radiação usando radiação nuclear. Este método baseia-se no hidrogénio produzido em áreas de alta radiação. A investigação encontrou uma comunidade microbiana especializada na produção de hidrogénio a partir da radiação numa mina de ouro na África do Sul.
Método de decomposição térmica
Métodos para divisão térmica de água (pirólise) enfrentam desafios com altas temperaturas e limitações de materiais em aplicações industriais. Embora algumas moléculas de água comecem a se decompor a 2.200°C, a energia e os materiais necessários para temperaturas tão altas são relativamente caros.
O potencial da energia nuclear
As centrais nucleares são concebidas para gerar electricidade de forma flexível durante o dia e hidrogénio à noite, permitindo-lhes responder melhor à procura de electricidade. Se o custo de produção do hidrogénio puder ser efetivamente reduzido, este tornar-se-á outra opção para competir com as tecnologias existentes de armazenamento de energia na rede.
Tecnologia solar concentrada
Por exemplo, o Hydrosol II, construído na Plataforma Solar de Almería, em Espanha, demonstra a tecnologia para aproveitar a energia solar concentrada para atingir as temperaturas necessárias de até 1200°C. A instalação foi projetada usando um conceito modular, dando-lhe potencial para escalar a produção de hidrogênio em escala de megawatts.
Perspectivas dos ciclos termoquímicos
Processos termoquímicos como o ciclo enxofre-iodo mostram potencial para a produção de hidrogênio, e as fontes de energia térmica para esses métodos são principalmente energia solar e térmica. O desenvolvimento destas tecnologias tem o potencial de romper as limitações de eficiência dos métodos tradicionais de eletrólise da água.
A decomposição da água não faz apenas parte da inovação tecnológica, mas também está relacionada com a sustentabilidade da energia futura. Ao olharmos para a magia da divisão da água, temos de perguntar: poderão estas tecnologias avançadas revolucionar a forma como pensamos sobre a produção de energia?
