Uma equipe de pesquisa da Universidade de Ulm e da Universidade Friedrich Schiller de Jena desenvolveu uma bateria solar molecular que armazena energia fotovoltaica e a libera como hidrogênio sob demanda – inclusive no escuro, sem qualquer entrada solar. Os resultados foram publicados na Nature Communications.
O núcleo do sistema é um copolímero solúvel em água com alta atividade redox, projetado para atuar simultaneamente como meio de armazenamento de elétrons e plataforma fotocatalítica. O material captura elétrons gerados pela irradiação solar e os mantém estável por vários dias com uma eficiência de carga superior a 80%.
A abordagem desacopla a geração solar da produção de hidrogênio – uma ruptura com sistemas convencionais que exigem eletrólise e geração renovável para funcionar simultaneamente. Uma vez que a energia é armazenada no copolímero, adicionar um ácido e um catalisador de evolução de hidrogênio combina os elétrons armazenados com prótons, gerando hidrogênio com uma eficiência de conversão de 72%. O processo funciona no escuro, dando aos operadores flexibilidade sobre quando e como o hidrogênio é produzido.
O sistema também é quimicamente reversível. Múltiplos ciclos de carga, armazenamento e descarga são possíveis sem isolar o material ativo. A regeneração requer apenas um ajuste de pH – neutralização – que reativa o processo fotocatalítico sob irradiação. Os pesquisadores afirmaram que o comportamento cíclico, fundamentado em reações redox copolímeros reversíveis, posiciona o material como candidato para aplicações de armazenamento de energia química.
O trabalho reúne química macromolecular e fotocatálise – dois campos com sobreposição prévia limitada – em uma única arquitetura molecular que lida com captura, armazenamento e conversão. Os pesquisadores disseram que a abordagem poderia apoiar armazenamento de hidrogênio escalável e de baixo custo, com aplicações potenciais em processos industriais intensivos em energia, como a produção de aço e combustíveis sintéticos, onde a geração de hidrogênio sob demanda poderia facilitar a integração de renováveis variáveis.
A pesquisa faz parte do consórcio CataLight, que foca na conversão de energia solar em energia química usando catalisadores moleculares.
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