Um estudo liderado por pesquisadores do CINE mostra uma forma de aumentar a eficiência de células fotoeletroquímicas, equipamentos que utilizam a luz solar como fonte de energia limpa e renovável para gerar hidrogênio verde.

Nesses equipamentos, a luz é absorvida no fotoanodo por materiais sensíveis e impulsiona uma série de reações de oxidação (perda de elétrons) e redução (ganho de elétrons) que, no final, dividem a molécula de água em moléculas de oxigênio e hidrogênio.

Entretanto, a oxidação da água é um processo lento e pouco eficiente. Por isso, diversos grupos de pesquisa do mundo estão estudando formas de superar essa limitação.

Uma delas consiste em substituir a água por outras moléculas que possam ser oxidadas com mais facilidade e que gerem correntes elétricas maiores, tornando mais eficiente a produção de hidrogênio. A ideia é usar moléculas orgânicas obtidas de fontes renováveis e sustentáveis, como os resíduos de biomassa.

“No processo de geração de hidrogênio é preciso de energia, que pode ser oriunda de rede elétrica, como na eletrólise clássica, ou de outras fontes, como a energia solar”, contextualiza Elton Sitta, professor da UFSCar e pesquisador do CINE. “No nosso trabalho estudamos moléculas orgânicas que, quando oxidadas, podem servir de fontes de elétrons e prótons para geração de hidrogênio”, completa Sitta, que liderou o estudo.

Os autores fizeram experimentos para comparar a oxidação de moléculas de metanol, etileno glicol e glicerol em fotoanodos de vanadato de bismuto, material considerado promissor para este tipo de aplicação devido à sua boa absorção de luz, baixa toxicidade, baixo custo e estabilidade perante a umidade e a luz.

A equipe de pesquisa concluiu que o glicerol, popularmente conhecido como glicerina, apresenta a melhor atividade na geração de elétrons para a produção de hidrogênio verde. Além disso, o glicerol é uma substância amplamente disponível no Brasil por ser um subproduto da produção de biodiesel. Finalmente, a sua oxidação gera, além dos elétrons, algumas substâncias que podem ser usadas como matérias-primas em diversas indústrias.

A pesquisa dá mais um passo no desenvolvimento de processos para a geração eficiente de hidrogênio verde. “Para a produção em larga escala, há desafios tanto para a oxidação da água como para a de moléculas orgânicas como fonte de elétrons, mas as moléculas orgânicas têm se mostrado uma alternativa interessante para evitar a corrosão dos fotocatalisadores e a possibilidade de se obter outros produtos de valor agregado”, conclui Sitta.

Realizado na Unicamp e na UFSCar, o estudo contou com financiamento da Fapesp, Shell, CNPq e Capes, além do suporte estratégico da ANP.

Referência do artigo científico: Cristian Hessel, Lauren Moreti, Victor Yoiti Yukuhiro, Pablo S. Fernández, Elton Sitta. Methanol, ethylene glycol, and glycerol photoelectrochemical oxidation reactions on BiVO4: Zr,Mo/Pt thin films: A comparative study. Electrochimica Acta 509 (2025). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.145300

Membros do CINE que participaram do trabalho: Elton Sitta (pesquisador do programa Hidrogênio Verde), Pablo S. Fernández (pesquisador do programa Hidrogênio Verde), Victor Yoiti Yukuhiro (doutorando) e Lauren dos Santos Moreti (doutoranda).