Cientistas na Índia transformam luz solar em combustível - Tecnologia de hidrogênio verde pode abastecer casas e carros

Nova Déli: Em um desenvolvimento que pode impulsionar significativamente as ambições da Índia em relação ao hidrogênio verde, cientistas do Centro de Ciências Nano e Matéria Mole (CeNS), em Bengaluru, projetaram e testaram um dispositivo de última geração que produz hidrogênio verde pela divisão direta de moléculas de água usando luz solar e materiais abundantes na Terra. Diferentemente da rota convencional — em que painéis solares geram eletricidade que alimenta um eletrolisador para dividir a água — este novo sistema utiliza um processo fotoeletroquímico direto (PEC). Aqui, a própria luz solar desencadeia a reação de divisão da água, eliminando a necessidade de uma fonte de alimentação externa ou de um sistema de backup baseado em combustível fóssil. Isso torna o processo mais simples, eficiente e potencialmente mais barato. A pesquisa, liderada pelo Dr. Ashutosh K. Singh e sua equipe no CeNS — um instituto autônomo sob o Departamento de Ciência e Tecnologia (DST) — concentra-se na construção de um sistema sustentável e escalável para a geração de hidrogênio verde. O trabalho foi publicado no Journal of Materials Chemistry A pela Royal Society of Chemistry. No centro da inovação está um novo fotoânodo à base de silício com uma arquitetura de heterojunção nip. Isso inclui camadas de dióxido de titânio tipo n (TiO₂), silício intrínseco (Si) e óxido de níquel tipo p (NiO). A estrutura aprimora a absorção de luz, melhora a separação de cargas e garante um transporte eficiente de cargas — essencial para a conversão direta de energia solar em hidrogênio. Os materiais foram depositados usando pulverização catódica por magnetron, uma técnica de filme fino em escala comercial conhecida pela precisão de camadas e estabilidade estrutural. O dispositivo operou em condições de eletrólito alcalino e manteve a integridade estrutural por longas horas de uso. O protótipo atingiu uma fotovoltagem de superfície de 600 milivolts e um baixo potencial de início de 0,11 volts em comparação com o eletrodo de hidrogênio reversível (VRHE), indicando alta eficiência fotoeletroquímica e um baixo limiar de energia. Ele funcionou continuamente por mais de 10 horas sob irradiação solar simulada, com uma queda de apenas 4% no desempenho. "A heteroestrutura foi projetada especificamente para maximizar a eficiência do PEC, mantendo a estabilidade a longo prazo", disse o Dr. Singh. “Isso nos aproxima da construção de sistemas práticos de hidrogênio, livres de combustíveis fósseis.” Para demonstrar a escalabilidade, a equipe testou um fotoânodo de 25 cm², que apresentou um desempenho eficaz em condições de divisão solar da água. Essa ampliação demonstra potencial para migrar de aplicações laboratoriais para aplicações piloto e, potencialmente, para a produção comercial de hidrogênio. O design do dispositivo evita catalisadores de terras raras ou de alto custo, não requer alta pressão ou temperatura e é compatível com diferentes composições químicas de baterias de íons de lítio para integração de armazenamento renovável, tornando-o flexível e economicamente viável. A inovação apoia as metas de energia limpa da Índia, no âmbito da Missão Nacional do Hidrogênio Verde e do Aatmanirbhar Bharat. Ao produzir hidrogênio verde diretamente da luz solar, sem depender de eletricidade ou materiais importados, o dispositivo contribui para a autossuficiência energética e alternativas de combustível neutro em carbono para mobilidade, geração de energia e indústria. De acordo com o DST, tais avanços podem acelerar a liderança da Índia em tecnologia de hidrogênio solar e ajudar a construir polos de hidrogênio descentralizados com ecossistemas de energia localizados. A equipe do CeNS está explorando novas vias de expansão, parcerias industriais e integração à infraestrutura de hidrogênio existente. Eles também planejam testar o dispositivo em condições climáticas variadas para avaliar o desempenho de campo a longo prazo em toda a Índia. Se bem-sucedida, a tecnologia poderá ajudar a construir sistemas de energia renovável 24 horas por dia, especialmente em setores onde a eletrificação direta é difícil — oferecendo uma nova rota para hidrogênio verde acessível e nativo em escala.

aplicações de campo de longo prazo.