Cientistas da Escola Politécnica de Lausanne desenvolveram um dispositivo capaz de converter luz solar em hidrogénio, e com uma taxa de conversão de 17%!
Através da integração de um concentrador solar e um sistema de gestão térmica inteligente, a equipa garante que o dispositivo consegue uma taxa de conversão estável de energia solar para hidrogénio de 17%. Este feito pode proporcionar um caminho para o desenvolvimento de dispositivos orientados que permitam a sua implementação a larga escala na produção fotoelétrica do hidrogénio.
Este dispositivo é descrito num artigo intitulado de “Um gerador de hidrogénio fotoelétrico termicamente sinérgico que funciona com irradiação solar concentrada”, publicado na revista Nature Energy.
A inovação
A inovação chave por detrás deste dispositivo é o uso do concentrador solar que permite aumentar a irradiação solar até 474 kW/m2, acompanhado de um sistema de gestão térmica que mantém a célula solar fria, permitindo ter uma taxa de operação mais eficiente e transferir calor.
Saurabh Tembhurn, coautor da investigação, diz que no dispositivo desenvolvido, há uma fina camada de água a correr sobre a célula solar para a arrefecer, ao mesmo tempo, o calor extraído pela água é transferido para os canalizadores, melhorando a reação química e aumentando a taxa de produção de hidrogénio!
As tentativas de desenvolver uma abordagem fotoelétrica para a produção e hidrogénio enfrentaram grandes desafios para manter os níveis de desempenho. A necessidade de recorrer a materiais raros e caros em tais dispositivos é outro obstáculo para a sua comercialização.
Mas também é verdade que as tecnologias que utilizam a energia solar para alimentar os eletrolisadores separados que produzem hidrogénio são muito mais avançadas comercialmente, e a equipa da Escola de Lausanne, diz que o seu dispositivo tem menos possibilidade de perda de eficiência, logo tem menos etapas no processo de produção de hidrogénio.
Materiais do dispositivo
Este novo dispositivo incorpora uma célula solar fotovoltaica baseada em materiais III-V, que geralmente são caros para aplicações solares comerciais.
Mas claro que a equipa se defende dizendo que concentrar mais luz solar numa área mais pequena significa uma menor necessidade de componentes caros. Se é possível manter uma eficiência elevada, então estes dispositivos fotoelétricos concentrados podem ser economicamente competitivos devido à integração dos materiais de melhor rendimento, mesmo que raros e caros, mas em quantidades baixas.
O futuro do dispositivo conversor de energia solar em hidrogénio
Os resultados são prometedores, pelo menos nos testes feitos em laboratório. Próximo passo é levar os testes para o ar livre, com um espelho parabólico de 7m. Testes que terão efeito no campus da Escola de Lausanne, e se tudo correr bem, irão começar a comercializar o dispositivo através de uma empresa chamada SoHHytec.
A densidade de corrente e a potência de saída (27W) conseguidas garantem uma viabilidade para a produção do dispositivo que visa a implantação em larga escala na produção fotoelétrica de hidrogénio.
O hidrogénio será num futuro próximo, a grande alternativa limpa para a humanidade, em termos de combustíveis.