A Espanha está empenhada em melhorar o meio ambiente e a reduzir nas emissões de combustíveis fósseis. Para isso, o governo espanhol fez uma parceria com a empresa energética Acciona, para construir uma central de painéis solares com o intuito de utilizar essa energia para produzir hidrogênio.
Infelizmente, os veículos movidos a célula de combustível têm baixa popularidade na Europa, visto que o volume da produção de hidrogênio necessário é pequeno para tornar possível mais veículos utilizarem este combustível ecológico.
Apesar disso, o governo de Espanha viu uma oportunidade de renovar a frota de autocarros e aposta num projeto pioneiro que lhes permitirá poupar imenso dinheiro, bem como melhorar a qualidade do ar.
A ilha de Maiorca, nas Baleares, vai ter o privilégio de ter a central de painéis solares que vai criar hidrogênio para ser utilizado como combustível.
O investimento público necessário ser de 41 milhões de euros. Quem ficará com os direitos de produção é a Acciona e, primariamente, o abastecimento destina-se a transportes públicos.
Assim sendo, o próprio método de produção do hidrogênio será limpo e o combustível não irá emitir gases poluentes. Para já, as autoridades locais, estão ansiosas com esta produção de hidrogênio, tendo em conta que vai abrir portas para uma frota de autocarros equipados com células de combustível limpo.
A médio prazo prevê-se que, os autocarros utilizados como transporte público, sejam substituído pela nova frota movida a gás natural ou hidrogênio.
Este projeto será pioneiro na Europa. Não só vai permitir reduzir na importação de combustíveis fósseis para alimentar os transportes públicos como também ajudará a diminuir na produção de energia para uso caseiro.
E, desta forma, as ilhas Baleares podem tornar-se auto-suficiente em termos de produção energética.
O governo espanhol também quer a integração deste projeto num programa que permita melhorar a produção industrial do arquipélago localizado no Mediterrâneo, o qual depende bastante do turismo para entrada de capitais.
Os combustíveis fosseis, apesar de serem os mais usados, são a causa principal do aumento dos níveis de poluição. Os países estão a implementar legislação cada vez mais exigente, e as limitações nas reservas dos mesmos combustíveis, encarecem o seu custo.
Por outro lado a ausência de regulamentos no sector de distribuição de energia elétrica, com grandes perdas elétricas, acidentes com radiações eletromagnéticas, localização e custos de centrais elétricas, são preocupações que a nível global estão a alarmar cada vez mais a humanidade.
Estas questões são um bom motivo para a investigação e desenvolvimento de novas fontes de energia ecologicamente limpas e altamente eficientes e com ciclos de vida renováveis.
As células de combustível representam uma alternativa eficiente para a conversão de energia no futuro, independentemente do combustível, seja ele o hidrogênio, o metanol, o metano, o etano ou o etanol).
Um grande número de organizações e empresas assumiram o desafio de iniciarem a comercialização de células de combustível. Existe muita discussão ligada á tecnologia das células de combustível. Áreas como, a modelização, catálise, fabrico industrial e controlo, representam desafios adicionais à espera de serem compreendidos e solucionados.
Na qualidade de tecnologia alvo de interesse recente, as células de combustível apresentam um elevado potencial de desenvolvimento. As tecnologia concorrentes ás células de combustível, incluindo turbinas de gás e motores de combustão interna, já atingiram um nível de desenvolvimento muito avançado. Ainda existem diversos problemas importantes por resolver na tecnologia das células de combustível de maneira a conseguir lançar no comércio em larga escala.
Todos os dias surgem melhorias como, por exemplo, novas membranas de permuta protônica, melhores catalisadores, melhores desenhos das células e novos modos de funcionamento dinâmicos, estando a ser investigadas e desenvolvidas diversas soluções possíveis para os problemas das células de combustível.
Podemos assumir que tudo está a ser feito para tornar comercial uma tecnologia limpa, eficiente e renovável.
A NanoFlowcell é uma marca protótipo do carro Quantino movido a água, neste caso a água salgada. E recentemente numa experiência o Quantino completou mais de 150 mil quilômetros em estrada tendo como combustível o recurso a água salgada.
Como Funciona a NanoFlowcell?
O funcionamento da tecnologia da NanoFlowcell é em tudo idêntico à de uma célula de combustível, só que recorre à água salgada invés do hidrogênio!
Assim, os iões positivos ficam separados dos iões negativos, sendo que ambos ao passarem por uma membrana se misturam e interagem, e é essa interação que gera energia elétrica que permite mover o automóvel!
O resultado final dessa mistura do líquido de iões gera água, tal como na célula de combustível de hidrogênio, mas tem como vantagem o facto de permitir que o veículo se movimente com zero emissões de carbono e um reabastecimento rápido!
Quando Surgiu a NanoFlowcell?
Esta é uma empresa já com algum tempo no mercado. Desde 2014 que esta empresa suíça tem vindo a desenvolver protótipos com o intuito de usarem água salgada como combustível primário.
Foram vários os protótipos desenvolvidos:
Desportivo e-Sportlimousine
Crossover Quant F
Compacto Quantino
Os três modelos têm sido testados em estrada, mas foi o Quantino o primeiro a mostrar a verdadeira capacidade do combustível a água salgada.
EM AGOSTO DE 2017 O MODELO QUANTINO FEZ 100 MIL QUILÔMETROS, SENDO QUE AGORA QUASE AO FIM DE UM ANO FEZ MAIS 50 MIL QUILÔMETROS, TENDO ASSIM UM TOTAL DE 150 MIL QUILÔMETROS.
Nanoflowcell Quantino 2019
Outra grande meta deste veículo com combustível alternativo e zero emissões de carbono, ou seja, nada de poluição, é o facto de ter feito 1000 quilômetros durante oito horas e 21 minutos ininterruptos!
Ou seja, durante esses 1000 quilômetros não precisou de parar para atestar, o que comprava que também tem uma excelente autonomia!
Caraterísticas Quantino
Quanto às características desde compacto que está a revolucionar o mercado, é de ressalvar que permite até quatro pessoas no seu chassis, tem um motor de 80kW (cerca de 109 CV), e pesa pouco mais de 1400kg.
Ainda assim, com essas características consegue atingir a velocidade de 100km/h em pouco mais de cinco segundos!
A NanoFlowcell tem como objetivo iniciar a produção final deste modelo protótipo a curto prazo… se conseguir será uma grande revolução no mercado automóvel!
É que ainda agora começaram a surgir os veículos elétricos, e se vier um veículo com estas caraterísticas, basta irmos à beira mar para atestar o carro!
Cientistas israelenses desenvolveram método capaz de baratear custo do combustível limpo.
Carro da Toyota movido a hidrogênio (Toyota/Divulgação)
Uma equipe de pesquisadores israelenses afirma ter dado um passo importante para a criação de carros movidos a hidrogênio, visto como alternativa ecológica aos combustíveis fósseis. Segundo eles, é possível utilizar energia solar para fabricar o combustível, tornando o processo mais limpo e permitindo a produção em larga escala.
Hoje, a produção do combustível é cara e difícil de ser feita em escala industrial, gerando gases que contribuem para o efeito estufa. Apesar de o processo teoricamente ser limpo, pois produz apenas vapor de água como resíduo, os métodos empregados atualmente não são. Assim, os cientistas têm procurado há anos uma forma neutra em carbono para produzir gás de hidrogênio produzido em massa, o que, por sua vez, poderia fornecer uma fonte de energia segura e limpa para carros e fábricas.
Pesquisadores da Universidade do Negev (BGU) e do Instituto de Tecnologia de Israel quebraram o mecanismo químico que permitirá o desenvolvimento de um novo e mais eficiente processo fotoquímico para produzir hidrogênio a partir da água, de acordo com um novo estudo publicado na Nature Communications.
Esta é a primeira pesquisa a revelar com sucesso a reação química fundamental presente na energia solar que poderia formar o elo perdido para gerar a eletricidade necessária para transportar este processo, permitindo que ele se desenvolva naturalmente em vez de depender de grandes quantidades de fontes de energia. energia feita pelo homem ou metais preciosos para catalisar a reação.
A produção de hidrogênio não emite gases de efeito estufa, mas o processo exigiu até agora mais energia do que é gerado e, como resultado, tem viabilidade comercial limitada.
A produção de hidrogênio para combustível requer dividir as moléculas de água (H2O) em dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. A pesquisa revela um grande avanço no entendimento do mecanismo que ocorre durante a divisão fotoquímica do peróxido de hidrogênio (H2O2) em fotoeletrodos de óxido de ferro, o que envolve dividir a reação de fotooxidação de linear para dois sítios.
Veículos mais eficientes
“Esta descoberta pode ter um impacto significativo nos avanços para substituir os combustíveis baseados em carbono por combustíveis de hidrogênio mais ecologicamente corretos”, segundo a equipe de cientistas, que acrescenta: “Os fabricantes de automóveis buscam desenvolver veículos movidos a hidrogênio. que são considerados eficientes e respeitosos com o meio ambiente e, ao contrário dos veículos elétricos, permitem um rápido reabastecimento e uma maior quilometragem “.
A energia solar é limpa e abundante. Mas para que esse recurso funcione quando o sol não está brilhando, a energia deve ser armazenada em baterias ou por um processo chamado fotocatálise, no qual a energia captada do sol é usada para fabricar combustíveis. De acordo com um artigo publicado na Applied Physics Letters, as perovskitas de duplo haleto podem ter as propriedades certas para dividir a água e produzir combustível a partir do hidrogênio e do oxigênio.
Investigação da Universidade de Cambridge criou método inovador para “dividir” a água em hidrogênio e oxigênio, mudando por completo o paradigma da fotossíntese das plantas, criando assim um novo processo para converter a luz solar em combustível.
O oxigênio é resultado de um subproduto da fotossíntese, quando a água absorvida pelas plantas se divide. Esta é uma das reações mais importantes do mundo, pois é a fonte de praticamente todo o oxigênio mundial.
O HIDROGÊNIO, QUE É PRODUZIDO AQUANDO DA DIVISÃO DA ÁGUA, PODE ASSIM SER UMA FONTE VERDE E ILIMITADA DE ENERGIA RENOVÁVEL.
Durante a investigação, utilizaram a luz solar natural para converter a água em hidrogênio e oxigênio usando uma mistura de componentes biológicos e tecnologias artificiais. Com este método conseguiu-se absorver mais luz solar que a fotossíntese natural!
Katarzyna Sokó, primeira investigadora deste estudo, diz que “a fotossíntese natural não é eficaz porque apenas evoluiu para a sobrevivência, logo produz uma quantidade mínima de energia, cerca de 1% a 2%, do que realmente se poderia converter e armazenar”.
Como funciona a fotossíntese para converter luz solar em combustível?
A fotossíntese artificial sempre existiu, mas nunca ninguém a usou com sucesso para criar energia renovável, pois tem por base o uso de catalisadores que são caros e tóxicos. O que significa que ainda não se consegue usar esta descoberta a um nível industrial.
A investigação realizada por Cambridge tem como objetivo superar as limitações da fotossíntese totalmente artificial através do uso de enzimas para criar a reação desejada!
O oxigênio é um subproduto da fotossíntese quando a água absorvida pelas plantas se divide. Esta é uma das reações mais importantes no mundo, pois é a fonte de praticamente todo o oxigênio mundial!
Reativar um processo milenário
A equipa de investigadores, não quer somente melhorar a quantidade de energia produzia e armazenada, mas também reativar um processo que esteve inativo nas algas durante milênios!
“A hidrogenase é uma enzima presente nas algas que é capaz de reduzir os protões em hidrogênio. Durante a evolução, este processo ficou inativado, pois não era preciso para a sobrevivência, mas neste caso contornamos a inatividade, para conseguir a reação pretendida, dividindo a água em hidrogênio e oxigênio”, disse Sokó, investigadora.
Esperam assim que estas novas descobertas permitam o desenvolvimento de novos sistemas inovadores para converter a energia solar em combustível!
ESTE É O PRIMEIRO MODELO A USAR COM SUCESSO A HIDROGENASE E O FOTOSSISTEMA II PARA CRIAR A FOTOSSÍNTESE SEMI ARTIFICIAL MOVIDA PURAMENTE POR ENERGIA SOLAR.
Esta descoberta veio superar muitos desafios difíceis associados com a integração de componentes biológicos e orgânicos em materiais inorgânicos para montagem de dispositivos semi artificiais, abrindo assim portas para novos desenvolvimentos no futuro, especialmente para o uso e conversão da energia solar em combustível.
Nova bateria à base de água pode ser a solução para o maior problema das energias renováveis. Fique a conhecer o seu funcionamento.
Um grupo de pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveu um novo tipo de bateria à base de água e sal, que esperam que possa ser utilizado para armazenar a energia produzida a partir de parques eólicos e solares, aumentando assim a eficácia das energias renováveis.
As duas formas de produzir energia que mais crescem no mundo atualmente são a energia eólica e a solar, e ambas têm uma limitação. Elas estão sujeitas às condições atmosféricas e podem passar horas sem produzir energia elétrica. Os fornecedores de energia, que dependem destes métodos, precisam de alguma segurança enquanto os seus parques eólicos e solares estão offline.
Não há muitas opções para essas empresas, e muitas delas têm de se apoiar em centrais a combustíveis fósseis (como a carvão e gás natural). Uma solução alternativa, e que está a ser testada em lugares da Austrália, pode ser o armazenamento de energia em baterias, de modo a que possa ser armazenado o excesso de energia produzida para ser usada mais tarde quando for necessária.
Mas as baterias também têm os seus problemas. A maioria dos sistemas de baterias em larga escala são muito caros, e tempo de vida útil também é reduzido. Normalmente, as baterias recarregáveis têm uma vida útil de cerca de uma década antes de deixarem de aguentar uma carga e precisarem de serem substituídas.
A nova bateria à base de água que está a ser desenvolvida em Stanford resolve esses problemas com um sistema barato e com um maior tempo de vida útil, perfeito para o armazenamento de energia em larga escala. A bateria é baseada em hidrogénio e manganês e é feita a partir da dissolução de sulfato de manganês, um sal comum, na água.
Quando a eletricidade é bombeada através da solução, ela provoca uma reação química, criando dióxido de manganês e hidrogénio puro. O gás hidrogénio pode depois ser armazenado e queimado como combustível sempre que seja necessária energia elétrica. A bateria em si pode ser recarregada com eletricidade e o processo repete-se.
Ainda há um longo caminho para percorrer antes deste tipo de baterias estar disponível no mercado. Os pesquisadores testaram apenas um pequeno protótipo em laboratório, e não há garantias de que o projeto funcione em campo. Mas, se a bateria é assim tão barata e duradoura, poderíamos começar a ver este tipo de armazenamento a surgir por aí.
Mais importante ainda, baterias melhores e mais baratas poderiam aumentar os investimentos em parques solares e eólicos. Afinal, uma bateria barata e duradoura seria capaz de eliminar o maior problema das energias renováveis. Talvez seja uma boa tecnologia de armazenamento que nos consiga ajudar a combater as alterações climáticas.
O uso de energia solar para gerar eletricidade para consumo doméstico ou industrial não é considerado dos mais fiáveis, pois a sua produção vai ser errática, conforme a hora do dia e as condições meteorológicos. E a maioria dos produtores não tem condições para montar super-baterias acumuladoras. Mas um grupo de cientistas da Suécia poderá ter resolvido o problema, graças a uma simples molécula.
Um grupo de investigadores da Universidade Chalmers, na Suécia, tem dado passos grandes no desenvolvimento de uma molécula especial que pode acumular energia solar para uso posterior. A equipa liderada por Kasper Moth-Poulsen criou uma molécula de carbono, hidrogênio e azoto que, quando é atingida por luz solar, recombina-se num isômero, uma molécula que usa os mesmos componentes de outra, mas que tem propriedades diferentes.
Este isômero, que os pesquisadores suecos apelidaram MOST (“molécula para acumulação de energia solar térmica”) pode ser incorporado num sistema de painéis solares, existindo em estado líquido, e essa energia pode ser guardada para ser usada mais tarde, à noite ou com céu nublado. A energia pode ser guardada durante 18 anos, e a sua eficiência energética deixou a equipa de Moth-Poulsen impressionada.
Os investigadores suecos também desenvolveram um catalizador para controlar a libertação de energia acumulada, com um aumento de temperatura considerável, e retorna o isômero à sua configuração original, para ser usado na sua função acumuladora novamente. Isto torna o MOST bastante eficiente como um sistema fechado, em que o líquido captura energia solar, o catalizador liberta-a, geralmente sob a forma de calor, e a molécula volta ao princípio para reiniciar o processo.
Como a reação produzida pela molécula é de natureza térmica e não causa qualquer tipo de poluição nem consome combustíveis fósseis, os investigadores da Universidade Chalmers esperam que este material possa ser usado no futuro como nova forma de aquecimento central para habitações.
Moléculas que armazenam energia solar
Os raios do sol são uma fonte de energia renovável que oferece um enorme potencial. Kasper Moth-Poulsen está desenvolvendo um novo conceito promissor, usando moléculas artificiais que podem capturar, armazenar e liberar energia solar, para que possa ser usado quando o sol não está brilhando.
Novas tecnologias que podem usar energia solar de forma eficiente e barata estão em demanda em todo o mundo. O desenvolvimento é impulsionado pelas mudanças climáticas e pela enorme necessidade da sociedade por tecnologias renováveis.
“Esses são tempos muito interessantes para pesquisadores nesse campo. Esperamos que nossa tecnologia possa ser desenvolvida com rapidez suficiente para contribuir para o progresso atual nessa área ”, diz Kasper.
Atualmente, a energia solar não pode ser armazenada. Tem que ser usado imediatamente, quando o sol está brilhando. Este é um grande problema, particularmente em nossos climas mais frios do norte. A tecnologia que está sendo desenvolvida por Kasper e sua equipe permitirá que a energia solar seja usada quando e onde for necessária.
“A tecnologia tradicional usa células solares e uma bateria, mas estamos tentando criar uma unidade única integrada. Nosso conceito MOST - Molecular Solar Thermal - converte energia solar em energia química, que é armazenada em moléculas especialmente projetadas. Quando precisamos da energia, podemos acionar as moléculas para liberá-la, para que ela possa ser usada para aquecer edifícios, por exemplo, ou ser convertida em eletricidade. ”
Uma ideia nascida na Califórnia
Kasper estudou química na Universidade de Copenhague e depois fez um PhD em Eletrônica Molecular. Alguns anos mais tarde, na ensolarada Califórnia, quando era pós-doutorado na Universidade da Califórnia, em Berkeley, começou a trabalhar no armazenamento de energia térmica. Quando Kasper se mudou para a Chalmers University of Technology em 2011, ele trouxe consigo a ideia de armazenar energia solar em moléculas a serem desenvolvidas por sua própria equipe de pesquisa. A tecnologia está sendo desenvolvida com financiamento da Fundação Knut e Alice Wallenberg.
“A concessão nos dá a coragem de tentar projetos um pouco mais arriscados, com um período de tempo um pouco mais longo. Eu posso ter uma equipe de pesquisa maior, o que tem um enorme impacto no tipo de problemas que podemos abordar. Uma grande concessão desse tipo também é uma forma de reconhecimento e me dá maior confiança como pesquisador ”.
“Juntamente com pesquisadores da UC Berkeley, realizamos experimentos mostrando que podemos armazenar e liberar energia solar usando as mesmas moléculas. Este é, na verdade, um conceito antigo dos anos 70 que ganhou novo ímpeto nos últimos anos. Usando o potencial oferecido pela nova tecnologia de computação, somos mais capazes de projetar moléculas e entender como elas funcionam. ”
Kasper menciona que os resultados, publicados em 2012, atraíram muita atenção internacional. No ano passado, sua equipe de pesquisa fez outro importante avanço quando mostrou que eles poderiam melhorar a eficiência de armazenamento e conversão de energia por essas moléculas.
A equipe de pesquisa cresceu de três para 15 pessoas em dois anos. Isso por si só é um desafio para um jovem líder de pesquisa, mas com mais pesquisadores, ele também será capaz de abordar questões maiores e mais difíceis. Kasper acredita que o ambiente interdisciplinar da Chalmers oferece perspectivas particularmente boas para o sucesso de um projeto desse tipo.
“Sou químico, mas trabalho muito com físicos, incluindo Paul Erhart aqui no mesmo corredor, que também é bolsista da Wallenberg Academy. Ele calcula nossas moléculas e faz modelos computacionais de mecânica quântica de como eles devem funcionar. Então nós os testamos.
Um nano catalisador
Kasper explica que a ideia é que seja possível reutilizar as mesmas moléculas repetidas vezes. Todo o processo ocorre em um sistema fechado sem impactos ambientais prejudiciais na forma de emissões de dióxido de carbono ou produtos químicos.
“A pesquisa que estamos fazendo não é apenas sobre o desenvolvimento de uma nova molécula; abrange todo o processo desde o armazenamento até a liberação da energia. ”
Um desafio que a equipe enfrenta é melhorar a absorção de energia solar pela molécula, para aproveitar o máximo possível de luz solar. As células solares baseadas em silício no mercado convertem apenas até 32% da luz solar em energia. Kasper está objetivando maior eficiência.
“Também estamos fazendo esforços extenuantes usando a nanotecnologia para desenvolver um catalisador que ajudará a liberar a energia armazenada. É um processo longo, mas recentemente descobrimos um novo catalisador que parece funcionar. ”
Quanto maior a temperatura da energia térmica extraída das moléculas, mais aplicações potenciais haverá.
“No momento estamos atingindo cerca de 50 ° C, mas gostaríamos muito de ir muito além disso - a 100 ° C ou mais. Teremos que ver até onde chegaremos.
Interesse da indústria
Moléculas e nano catalisadores estão sendo desenvolvidos no laboratório de química no mesmo andar que o escritório de Kasper. Aqui também há um laboratório de tecnologia no qual os pesquisadores realizam demonstrações do conceito de armazenamento de energia. Eles começam com experiências muito simples usando lâmpadas solares que iluminam o líquido com as moléculas. No momento, uma classe de moléculas chamadas norbornadienes está sendo testada.
“Nos próximos cinco anos, esperamos poder passar da pesquisa básica para demonstrações mais realistas dos conceitos”.
A indústria de energia solar já mostrou interesse na tecnologia. Mas Kasper quer fazer algum progresso antes de entrar em colaborações definitivas.
“Embora isso seja pura pesquisa básica, esperamos que, quando o projeto terminar em 5 a 10 anos, tenhamos chegado a um bom caminho ao longo do caminho para futuras aplicações de nicho. Passo a passo, dependendo de como somos bem sucedidos, esperamos poder identificar potenciais de vários tipos. ”
Britânicos são os primeiros a transformar luz solar em combustível.
Surpreendentemente, acadêmicos da Universidade de Cambridge, se tornaram pioneiros em uma nova maneira de transforma luz solar em combustível. Conquanto, o novo estudo, usou luz solar para extrair hidrogênio da água. O que é capaz de gerar uma fonte ilimitada de energia renovável.
Assim, a técnica usada pelos pesquisadores é chamada de fotossíntese semi-artificial. Conquanto, consiste em “dividir” a água em hidrogênio e oxigênio, imitando a “lógica fotossintética” das plantas. Eles fizeram isso usando uma mistura de componentes biológicos e tecnologias produzidas pelo homem. Pois, o objetivo é explorar novas formas de produzir e armazenar Energia Solar.
O método desenvolvido pelos pesquisadores também conseguiu absorver mais luz solar do que a fotossíntese natural. Portanto, a fotossíntese é o processo que as plantas utilizam para converter a luz solar em energia. Assim, o oxigênio produzido como subproduto da fotossíntese, quando a água absorvida pelas plantas é “dividida”. Outrossim, é uma das reações mais importantes do planeta porque é a fonte de quase todo oxigênio do mundo. Já o hidrogênio que é produzido nesse processo é considerado uma potencial fonte de energia renovável poderosa.
Pesquisadores preveem revolução na Energia Renovável
A pesquisa pode a partir de agora, ajudar a revolucionar os sistemas usados para produção de energia renovável. Um artigo sobre o estudo, publicado esta semana na revista “Nature Energy”, descreve como os acadêmicos do Labaratório Reisner, em Cambridge, desenvolveram sua plataforma para obter uma divisão de água movido a Energia Solar.
Nós sempre tentamos conservar energia e nos mover em direção a um mundo menos poluído e mais ecologicamente correto. Os combustíveis fósseis têm sido uma das principais causas de preocupação para os ambientalistas, devido aos níveis alarmantes de poluição em todo o mundo.
Não apenas as estradas, mas os combustíveis fósseis são cada vez mais utilizados em cursos de água, devido a que, a condição está se movendo de mal a pior. Agora imagine um barco que funcione com hidrogênio e energia solar!
Notícias recentes trouxeram esperança para muitas pessoas ao redor do mundo onde um navio de cruzeiro desenvolvido por Victorien Erussard chamado Energy Observer chamou a atenção do mundo. Então, o que há de diferente nesse barco?
Ele é executado em não uma, mas duas fontes renováveis e agora está percorrendo os oceanos em todo o mundo, operando com esses recursos energéticos não-tóxicos.
O veículo trabalha eliminando os íons e o sal da água do oceano e quebrando-os em hidrogênio e oxigênio, que são seus elementos básicos. Este hidrogênio é então armazenado até que seja necessário para funcionar como um combustível. Como suplemento, há também turbinas eólicas e painéis solares para operar o navio.
O barco está sendo patrocinado pela Toyota e estará em viagem pelo mundo por um período de seis anos. Será alimentado exclusivamente por energia solar, hidrogênio, energia eólica e hídrica.
Usando níquel e ferro baratos, os pesquisadores desenvolveram um método muito simples, de cinco minutos, para criar grandes quantidades de um catalisador de alta qualidade, necessário para a reação química para separar a água. Eles descrevem seu método na edição de fevereiro da revista Nano Energy.
Conversão e armazenamento de energia é uma chave para a economia de energia limpa. Como as fontes solares e eólicas produzem energia apenas intermitentemente, há uma necessidade crítica de maneiras de armazenar e economizar a eletricidade que elas criam. Uma das idéias mais promissoras para armazenar energia renovável é usar o excesso de eletricidade gerada por fontes renováveis para dividir a água em oxigênio e hidrogênio. O hidrogênio tem uma infinidade de usos na indústria e pode ser usado para alimentar carros movidos a hidrogênio.
As indústrias ainda não usaram amplamente o processo de separação de água, devido ao custo proibitivo dos catalisadores de metais preciosos que são necessários - geralmente platina ou rutênio. Muitos dos métodos para dividir a água também requerem muita energia, ou os materiais de catalisador necessários quebram muito rapidamente.
Os pesquisadores da WSU podem criar grandes quantidades de catalisadores baratos de nanofios que podem facilitar a geração de hidrogênio em larga escala, dividindo as moléculas de água. - Crédito: WSU
Em seu trabalho, os pesquisadores, liderados pelo professor Yuehe Lin na Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais, usaram dois metais abundantemente disponíveis e baratos para criar um nanofoam poroso que funcionou melhor do que a maioria dos catalisadores usados atualmente, incluindo aqueles feitos a partir do precioso metais.
O catalisador que eles criaram parece uma pequena esponja. Com sua estrutura atômica única e muitas superfícies expostas em todo o material, o nanofoam pode catalisar a reação importante com menos energia do que outros catalisadores. O catalisador mostrou muito pouca perda de atividade em um teste de estabilidade de 12 horas.
"Adotamos uma abordagem muito simples que poderia ser usada facilmente em produção em larga escala", disse Shaofang Fu, Ph.D. da WSU. estudante que sintetizou o catalisador e fez a maioria dos testes de atividade.
Os pesquisadores da WSU colaboraram no projeto com pesquisadores da Advanced Photon Source no Argonne National Laboratory e no Pacific Northwest National Laboratory.
"A facilidade de caracterização de materiais avançados nos laboratórios nacionais forneceu a compreensão profunda da composição e estruturas dos catalisadores", disse Junhua Song, outro doutorado da WSU. estudante que trabalhou na caracterização do catalisador.
Os pesquisadores agora estão buscando apoio adicional para ampliar seu trabalho para testes em grande escala. “Isso é apenas um teste em escala de laboratório, mas isso é muito promissor”, disse Lin.
O trabalho colaborativo foi financiado por uma subvenção para startups da WSU e pelo Departamento de Energia dos EUA.
Por Tina Hilding,
FONTE: Faculdade de Engenharia e Arquitetura de Voiland.
As opções de combustíveis automotivos vão muito além de gasolina, etanol e biodiesel. Apesar de ainda não serem tão populares, carros movidos a hidrogênio, energia solar, biodiesel e até cocô já são testados e rodam nas ruas ao redor do mundo. Saiba mais sobre esses combustíveis alternativos:
Hidrogênio
Livres de emissões de gases tóxicos, os veículos movidos a hidrogênio já estão na mira de algumas montadoras. Atualmente, Toyota e Honda produzem os modelos ecológicos Mirai e Clarity Fuel Cell, respectivamente, no Japão. Vale destacar que além de causar menos impactos ao meio ambiente, os carros com motor a hidrogênio são mais econômicos – o da Honda, por exemplo, tem autonomia de aproximadamente 750 quilômetros.
Existem duas formas de usar o elemento químico nos carros. A primeira consiste em usar o hidrogênio comprimido (criogênico), que é liquefeito por meio de temperaturas baixas. “Ele é utilizado de forma semelhante ao gás natural veícular (GNV). Isso significa que é dosado por injetores montados nos coletores de admissão, pórticos ou mesmo no interior dos cilindros (injeção direta)”, explicou Mauricio Trielli, professor do curso de Engenharia Mecânica da Fundação Educacional Inaciana (FEI), em entrevista ao Garagem 360.
A tecnologia também pode ser colocada em prática usando o hidrogênio como elemento produtor de energia elétrica, por meio das denominadas células de combustível. Entretanto, Trielli ressaltou que é importante lembrar que este é um elemento difícil de ser obtido diretamente da natureza, e sua produção por eletrólise ou fotólise é onerosa e também potencialmente poluente.
Fezes e alimentos em decomposição
Motores movidos a fezes e restos de alimentos em decomposição já existem e podem ser uma boa opção parta um futuro mais sustentável. O sistema, que funciona por meio da geração de gás metano, figura entre os mais ecológicos da atualidade. A empresa inglesa GENeco Sustainable Solutions, especialista na área, garante que todo o combustível passa por um processo de remoção de cheiros antes de chegar ao carro, por isso, não é preciso se preocupar com odores desagradáveis.
Até agora, a empresa da Terra da Rainha já testou o Bio Bus e o Bio Bug. O primeiro é um ônibus (Scania Enviro 300), com espaço para 41 pessoas. O segundo é um Volkswagen New Beetle adaptado para funcionar com a tecnologia ecológica.
Energia solar
Criado na Universidade de Eindhoven, na Holanda, o carro Stella Vie chamou a atenção do mundo por ser movido 100% a energia solar. O modelo, que visualmente parece ter saído do desenho “Os Jetsons”, tem espaço para cinco ocupantes e conta com um sistema que avisa o motorista sobre o trânsito e possíveis mudanças climáticas.
O veículo promete rodar até mil quilômetros com um dia de abastecimento solar na Holanda. Por conta disso, acredita-se que esse tipo de carro seja uma boa opção para países tropicais e com alta incidência de raios solares, como o Brasil.
Assista o vídeo do projeto do projeto da Stella Vie
Biodiesel
O funcionamento dos carros a base de biodiesel, combustível biodegradável derivado de fontes renováveis como óleos vegetais e gorduras animais, é semelhante ao dos com sistemas alimentados por óleo diesel.
Apesar de diminuir a emissão de dióxido de carbono (CO2) e já ser encontrada em alguns lugares do Brasil, Trielli ressaltou à reportagem algumas dificuldades da tecnologia: “Seria necessário plantar uma área imensa do planeta com oleaginosas ou ter gordura animal disponível em abundância para uma substituição, ainda parcial, do óleo diesel”, afirmou.
Entretanto, o especialista garantiu que este é o melhor combustível para veículos de transporte de cargas leves e meio-pesadas que usam óleo diesel em seus motores de ignição espontânea. O combustível liquido é renovável, de alto número de cetano e tem potencial poluidor menor do que o óleo diesel de origem fóssil.
Hidrogênio é o elemento mais abundante e o combustível mais limpo do universo. Ao contrário dos combustíveis de hidrocarbonetos, tais como petróleo, carvão e gás natural, onde o dióxido de carbono e outros contaminantes são liberados na atmosfera quando utilizado.
O uso de combustível de hidrogênio produz apenas água pura (H2O) como subproduto. Infelizmente, o hidrogênio puro não existe naturalmente na Terra e, portanto, tem de ser fabricado. Historicamente, o custo de fabricação de hidrogênio renovável como combustível alternativo tem sido maior do que o custo da energia utilizada para fazê-lo. Este é o dilema da economia do hidrogênio, e que HyperSolar pretende abordar.
Por mais de um século, dividir moléculas de água em hidrogênio e oxigênio por eletrólise tem sido bem conhecido. Teoricamente, esta tecnologia pode ser usada para produzir uma quantidade ilimitada de combustível de hidrogênio limpa e renovável para alimentar um mundo livre de carbono. No entanto, na prática, a eletrólise só é realizada com água altamente purificada, para evitar que os poluentes contaminem ou travem o processo. E essa é uma das principais barreiras para a produção acessível de hidrogênio renovável.
Com o HyperSolar é possível usar qualquer fonte de água, até mesmo as provenientes dos oceanos, até água descartada pela indústria, e o resultado é um hidrogênio puro e pronto para ser usado como combustível.
A principal vantagem do HyperSolar é a redução dos custos. Ele é extremamente mais barato do que os convencionais. A energia solar, é produzida no próprio aparelho, através de nanopartículas protegidas por um sistema que evita a corrosão e o superaquecimento. Com isso o sistema se torna mais eficiente, precisando de menos elementos fotovoltaicos que os tradicionais.
A ideia principal é que o equipamento permita ser um sistema de produção de hidrogênio renovável linearmente escalável e auto-suficiente. Como resultado, ele destina-se a ser instalado em praticamente qualquer lugar na produção de combustível de hidrogênio para uso local. Este modelo distribuído de produção de hidrogênio irá abordar um dos maiores desafios da utilização de deste tipo combustível limpo em grande escala.
Teve início no fim-de-semana passado a partir de Paris uma viagem ‘épica’ para o Energy Observer, um barco movido a energia eólica, solar e ainda hidrogênio gerado pela água do mar que custou um total de 5,25 milhões de dólares (cerca de 4,5 milhões de euros).
Mais do que o valor que foi investido neste barco, é importante notar que foi desenvolvido de modo a não utilizar nenhum tipo de gás que contribua para o efeito de estufa. Ao todo serão 101 paradas em 50 países em todo o mundo, uma viagem que demorará seis anos. O segredo estará na gestão dos vários tipos de energia escolhidos, sendo que o hidrogênio será usado durante o período noturno ou quando não houver vento.
“No passado, o homem explorou para conquistar territórios e acumular riqueza”, disse o líder da expedição Jérôme Delafosse em um comunicado. “Com Energy Observer, desejamos explorar de forma diferente. É por isso que nossa expedição se concentrará em descobrir e compartilhar soluções para um futuro mais limpo. “
Os interessados em seguir o caminho do barco em tempo real podem fazê-lo aqui.
Em busca de fontes limpas de energia e de abrir caminho para uma economia sustentável, pesquisadores estão propondo um novo conceito que eles batizaram de "hidricidade".
A ideia é juntar a geração de eletricidade a partir da energia solar com a produção de hidrogênio a partir de água superaquecida, obtendo uma produção de energia 24 horas por dia, sete dias por semana.
Trata-se de uma versão voltada para a energia solar comparável às diversas opções conhecidas como "armazenar o vento", estas voltadas para a energia eólica.
"O conceito de hidricidade que propomos representa uma potencial solução inovadora de geração contínua e eficiente de energia," disse o professor Rakesh Agrawal, da Universidade Purdue, nos EUA, coordenador do projeto. "O conceito proporciona uma excelente oportunidade para vislumbrar e criar uma economia sustentável para atender a todas as necessidades humanas, incluindo alimentos, químicos, transporte, aquecimento e eletricidade."
A produção de hidrogênio com energia solar é uma das grandes esperanças para mudar a matriz energética mundial, embora a tão difundida Economia do Hidrogênio encontrou mais entraves do que se esperava. [Imagem: Peter Allen]
Eficiência e comparações
"A eficiência global sol-para-eletricidade do processo hidricidade, na média de um ciclo de 24 horas, chega próximo dos 35%, o que é quase a eficiência alcançada usando as melhores células fotovoltaicas juntamente com baterias," disse Emre Gençer, principal idealizador do conceito de hidricidade.
"Em comparação, o nosso processo armazena energia termoquimicamente de forma mais eficiente do que os sistemas de armazenamento de energia convencionais, o hidrogênio coproduzido tem usos alternativos nas indústrias petroquímicas, químicas, transporte e, ao contrário das baterias, a energia armazenada não descarrega com o tempo e o meio de armazenamento não degrada com usos repetidos," acrescentou Gençer.
Hidricidade
A hidricidade usa concentradores solares para focalizar a luz solar, gerar altas temperaturas e sobreaquecer a água, produzindo vapor para alimentar uma série de turbinas para geração de eletricidade, além de reatores para a separação da água em hidrogênio e oxigênio.
Os concentradores solares já são largamente usados, mas é a primeira vez que eles são pensados em conjunto com a produção de hidrogênio. [Imagem: Rehnu]
Os concentradores já são largamente usados em usinas termossolares, que aproveitam o calor do Sol, e não a luz, como fazem os painéis fotovoltaicos - há também concentradores para células solares, mas trata-se de uma tecnologia diferente.
Já o sobreaquecimento envolve aquecer a água muito além do seu ponto de ebulição - no caso proposto, entre 1.000 e 1.300 graus Celsius - gerando um vapor de alta temperatura adequado tanto para rodar turbinas com alta eficiência, como também para operar reatores solares para dividir a água em hidrogênio e oxigênio.
Descoberto novo processo de conversão da energia solar
O hidrogênio seria armazenado para utilização durante a noite, sendo queimado para sobreaquecer a água e manter toda a usina funcionando. O excedente também pode ser utilizado para qualquer outra aplicação, já que ele não gera emissões de gases de efeito estufa, podendo ser usado sobretudo em células a combustível.
"Tradicionalmente, a geração de eletricidade e a produção de hidrogênio foram estudadas isoladamente, e o que fizemos foi integrar sinergicamente estes processos e, ao mesmo tempo, melhorá-los," disse Agrawal.
O sistema foi simulado utilizando modelos computadorizados, e agora os pesquisadores esperam obter apoio para adicionar um componente experimental para a pesquisa, com a construção de protótipos e, a seguir, plantas-piloto de hidricidade.
Como podemos armazenar a energia solar ou a energia eólica para os momentos em que o Sol não brilha ou o vento não sopra? Uma solução é convertê-la em hidrogênio através da eletrólise da água.
A ideia é utilizar a corrente elétrica produzida por um painel solar ou gerador eólico para quebrar as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio, um combustível limpo, pode então ser armazenado para uso futuro para produzir eletricidade sob demanda, ou como um combustível em células a hidrogênio.
Mas é aqui que as coisas ficam complicadas. Embora diferentes tecnologias de produção de hidrogênio solar - muitas vezes também chamadas de fotossíntese artificial - venham dando resultados promissores em laboratório, elas ainda são muito instáveis ou caras, e precisam ser melhor desenvolvidas para uso em escala comercial.
Recorde mundial na produção de hidrogênio
Conhecendo as deficiências das abordagens já utilizadas, pesquisadores suíços decidiram combinar componentes que já se provaram eficazes em larga escala, em utilizações na indústria, para desenvolver um sistema que fosse robusto e eficaz.
O protótipo é composto pela interligação de três células solares inovadoras, que produzem altas tensões, acopladas a um sistema de eletrólise que não depende de catalisadores de metais raros, como a platina ou o ródio, tradicionalmente utilizados.
O dispositivo mostrou-se capaz de converter a energia solar em hidrogênio a uma taxa de 14,2% e funcionou pelas mais de 100 horas ininterruptas que durou o teste inicial.
As células solares de heterojunção, que geram tensões mais elevadas, foram cruciais para o sucesso do novo sistema de produção de hidrogênio solar. [Imagem: EPFL/Shine Project]
"Um sistema de 12 a 14 metros quadrados permitiria a geração e armazenamento de hidrogênio suficiente para abastecer um carro de célula a combustível [para que ele rode] 10.000 km a cada ano," disse Christophe Ballif, da Escola Politécnica Federal de Lausane.
Além da estabilidade do processo, em termos de desempenho este é um recorde mundial para a produção de hidrogênio a partir de células solares sem o uso de metais raros.
Alta tensão e níquel
A chave para o desenvolvimento foi tirar o máximo de cada um dos componentes existentes, e utilizar um tipo de híbrido de célula solar de silício cristalino conhecida como "célula de heterojunção". Sua estrutura de sanduíche, composta por camadas de silício cristalino e silício amorfo, permite gerar tensões mais altas.
E isto significa que apenas três dessas células interligadas conseguem gerar uma tensão quase ideal para que a eletrólise ocorra. A parte eletroquímica do processo usa um catalisador feito de níquel, um metal largamente disponível.
Poluição de ar mata. Por isso, pesquisadores da Universidade de Antwerp encontraram a saída para transformá-la em energia elétrica. O dispositivo, que cabe na palma da mão, é leve e só precisa da luz do sol para funcionar.
A transformação é dividida em duas etapas. Na primeira, o ar é purificado. Já na segunda, o gás hidrogênio, fonte de eletricidade, é gerado. A mudança é feita a partir de nanomateriais que funcionam como catalisadores e são capazes de quebrar a poluição do ar e produzir o hidrogênio – que, por sua vez, pode ser armazenado e utilizado como fonte de energia.
Sammy Verbruggen, pesquisador responsável pelo estudo, publicado recentemente, acredita que ainda há muito trabalho até que seja possível aplicar a tecnologia de forma escalável no dia a dia da população. “Ainda não descobrimos o ‘cálice sagrado’, mas temos na nossa frente um vasto campo de oportunidades”, explicou o cientista, que está trabalhando na escalabilidade e otimização do dispositivo.
De acordo com o site de notícias da universidade local, KU Leuven, o novo dispositivo é inspirado na tecnologia já usada atualmente em painéis solares. A diferença é que a novidade não produz energia fotovoltaica diretamente. Ela utiliza a luz do sol para gerar energia para purificar o ar e, com isso, produzir hidrogênio.
E tem mais: quanto mais poluído for o local onde está instalado o dispositivo, maior é a sua eficiência para produzir eletricidade. Louco, não?
O grande sonho da geração sustentada e limpa de energia está na utilização da energia solar para produção de hidrogênio.
Cientistas suíços agora parecem ter encontrado uma rota inusitada para realizar esse sonho.
Jeremie Brillet e seus colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) criaram uma receita cujos ingredientes básicos são água e ferrugem, além de uma célula solar de baixo custo.
O grande foco da pesquisa estava justamente em limitar os ingredientes a materiais baratos e que possam ser usados de forma escalonada, a fim de permitir que qualquer novo processo descoberto possa ser usado em escala industrial.
"Uma equipe norte-americana conseguiu produzir hidrogênio solar com uma eficiência impressionante de 12,4%. O sistema é muito interessante de um ponto de vista teórico, mas com esse método custaria US$10.000 para produzir uma superfície de 10 centímetros quadrados," explica Kevin Sivula, orientador da pesquisa, referindo-se ao material responsável por capturar a energia solar e quebrar as moléculas da água para extração do hidrogênio.
O novo protótipo junta uma célula fotoeletroquímica, conhecida como célula de Gratzel, criada no mesmo instituto, com um material semicondutor à base de óxido.
Gerador de hidrogênio solar
O gerador de hidrogênio solar é inteiramente autocontido. Duas camadas distintas do material sintetizado por Brillet têm a tarefa de gerar elétrons quando estimuladas pela luz solar. A célula de Gratzel libera o hidrogênio, enquanto o óxido semicondutor cuida do oxigênio.
Ou seja, os elétrons produzidos pela célula solar são usados para quebrar as moléculas de água, reformando-a em oxigênio e hidrogênio.
O material usado para fazer a chamada reação de evolução do oxigênio é simplesmente óxido de ferro, ou ferrugem, um material estável e muito barato.
A eficiência do protótipo é baixa, entre 1,4% e 3,6%, dependendo da combinação de materiais usada, mas os cálculos teórico apontam para a possibilidade de se atingir 16% de eficiência.
O resultado agora obtido é um melhoramento em relação a um trabalho anterior da equipe no campo da fotossíntese artificial, quando eles usavam cobre, que é mais caro do que o ferro.
"Com o nosso conceito mais barato à base de óxido de ferro, esperamos atingir uma eficiência de 10% em poucos anos, por menos de US$ 80 por metro quadrado. A esse preço vamos ser competitivos com os métodos atuais de produção de hidrogênio," diz Sivula.
Atualmente o hidrogênio é produzido a partir da reforma do gás natural, um primo do petróleo.
Todos nós sabemos que a água do mar é um dos recursos mais abundantes da Terra. Certo? Pois bem, cientistas japoneses trabalharam em uma solução que utiliza o potencial solar para transformar a água salgada em energia. Como assim? O processo produz peróxido de hidrogênio a partir da água e portanto esse material pode ser usado como células de combustível.
Os primeiros resultados das pesquisas e experimentos já viraram um artigo científico, publicado na revista Nature Coomunications. O intuito deste trabalho é encontrar alternativas mais eficientes e limpas para a produção de energia.
O hidrogênio já é bastante usado como combustível. Para tanto, para que funcione, ele precisa ser armazenado de forma altamente comprimida. Já o peróxido de hidrogênio (H²O²) pode ser armazenado na forma líquida e transportado em altas densidades, com muito mais segurança.
Com esse estudo, os cientistas japoneses conseguiram desenvolver uma célula fotoeletroquímica que produz o H²O². O processo acontece de maneira bem simples: quando a luz solar ilumina o fotocatalisador, ele absorver fótons e usa a energia para iniciar as reações químicas de oxidação, de forma a transformar a água do mar em H²O².
O processo, por sua vez, poderia ser aplicado em água doce também. Mas, os cientistas descobriram que o grau de eficiência é muito maior com a água do mar, que chega a 48mm, enquanto a água doce fica em 2mm, isso a cada 24 horas de exposição.
Para os cientistas japoneses, esse é mais um passo em direção a descobertas que substituam a energia proveniente de gás natural e que barateiem a produção de peróxido de oxigênio, para que ele seja considerado uma fonte energética viável e eficiente.
Nanoflowcell Quantino 2019
