Hidrogénio verde apenas a partir do sol e da água - sem electrolisadores e sem eletricidade
Photreon, um projeto spin-off do KIT, está a desenvolver um painel fotoreactor para a produção direta de hidrogénio solar
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Sem electrolisadores, sem consumo de energia e sem necessidade de ligação à rede - o photreon, um projeto fundador do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), quer fazer avançar a economia do hidrogénio com painéis fotoreactores produzidos em massa. Os painéis permitem produzir hidrogénio a partir da luz solar e da água de uma forma rentável e escalável - adequada tanto para aplicações descentralizadas como para instalações em grande escala em regiões ensolaradas.
A equipa photreon em frente ao protótipo de um metro quadrado do painel fotoreactor para a produção de hidrogénio solar puro. Da esquerda para a direita: A. Dreher, P. Kant, M. Cordts, M. Rubin.
Amadeus Bramsiepe, KIT
O hidrogénio verde é visto como a chave para a transformação ecológica da indústria e do sistema energético. Até agora, porém, a sua produção tem sido dispendiosa, complexa e ligada a infra-estruturas de rede. É precisamente aqui que entra o photreon: O projeto fundador do KIT está a desenvolver um painel fotoreactor que produz hidrogénio diretamente a partir da luz solar e da água - sem electrolisadores e sem energia eléctrica. "Saltamos os desvios através da eletrólise baseada na eletricidade e produzimos energia química a partir da luz solar e da água", diz o cofundador Paul Kant, do Instituto de Engenharia de Microprocessos (IMVT) do KIT. Com os seus painéis modulares, a produção de hidrogénio solar pode ser significativamente simplificada e economicamente escalonada.
Conversão solar direta em vez de um desvio através da eletricidade
A abordagem do fotreão baseia-se no princípio da fotocatálise - uma tecnologia em que a luz não é utilizada para gerar eletricidade, como na energia fotovoltaica, mas sim para desencadear diretamente uma reação química. Materiais activos à luz, especialmente desenvolvidos, absorvem a energia da radiação solar e colocam os electrões num estado excitado. Estes portadores de carga conduzem à divisão da água (H₂O) em hidrogénio (H₂) e oxigénio (O₂). "A energia fotovoltaica e o eletrolisador são substituídos pelo painel do fotoreactor num único passo do processo", diz Maren Cordts do IMVT, que também é co-fundadora, explicando o princípio subjacente. "Isto reduz significativamente os custos e a complexidade do sistema na produção de hidrogénio verde".
A photreon está agora a implementar tecnicamente esta abordagem num painel de fotoreactores para o qual o KIT apresentou um pedido de patente. Graças ao seu design especial, o painel permite a orientação direcionada da luz solar para o material ativo no interior, onde é iluminado de forma óptima e onde ocorre a divisão da água. "Concebemos a geometria do reator de modo a que o transporte da luz, a reação química e a remoção dos produtos interajam de forma óptima e, assim, conseguimos demonstrar a produção de hidrogénio no nosso protótipo de um metro quadrado", diz Kant. O projeto está também consistentemente orientado para a produção em série utilizando processos de produção em massa normais e pode ser fabricado com materiais de baixo custo. Graças à abordagem modular, pode ser utilizado em pequena escala, bem como interligado para formar áreas maiores.
De sistemas de telhados a parques solares de hidrogénio
Os painéis podem ser utilizados onde o hidrogénio é atualmente demasiado caro ou logisticamente difícil de fornecer: em empresas de média dimensão que, no futuro, serão capazes de cobrir as suas necessidades diretamente no local - por exemplo, nas indústrias de especialidades químicas, alimentares ou de processamento de metais - bem como em projectos solares de grande escala em regiões com elevados níveis de radiação solar. "A nossa tecnologia abre novas possibilidades de produção local, especialmente em locais onde não existem redes eléctricas nem ligação a uma rede de hidrogénio", afirma Cordts. As aplicações possíveis vão desde o abastecimento descentralizado de locais de produção individuais até à produção industrial em regiões ensolaradas para o mercado internacional.
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