Um cientista descobriu uma maneira barata de obter hidrogênio da água, uma descoberta que poderá levar a fontes inesgotáveis de energia limpa para mover veículos e abastecer casas.
A técnica, que reproduz a maneira como a fotossíntese age nas plantas, também fornece uma maneira altamente eficiente de armazenar energia, potencialmente abrindo caminho para tornar a energia solar mais econômica.
O hidrogênio é um combustível limpo, altamente energético (por exemplo, quanto mais átomos de H contiver um hidrocarboneto, mais energético e limpo ele será) que muitos especialistas acreditam possa se tornar importante à medida que nas nações se esforçam para reduzir as emissões de gases do efeito estufa. O gás pode ser obtido por hidrólise, processo em que as moléculas de H são separadas da água com o emprego de eletricidade e produtos químicos, que necessitam estrito controle ambiental.
Daniel Nocera, um químico do Massachussetts Institute of Technology (MIT), desenvolveu um catalisador, feito de cobalto e fósforo, que consegue dividir a água à temperatura ambiente, descrito na revista Science. “Estou usando materiais baratos, abundantes, que permitem produção em massa”
Ele diz que a descoberta poderá influenciar a tecnologia energia solar fotovoltaica. Uma das razões pelas quais os painéis solares não se tornaram populares é que não se encontrou ainda uma maneira de estocar a energia gerada que modo que, quando o Sol não estiver brilhando, ainda haja energia disponível. Não se pode imaginar um sistema global de energia funcionando apenas quando o Sol estiver brilhando. Baterias poderiam resolver o problema, mas elas não conseguem estocar energia por unidade de maneira minimamente similar e eficiente quanto os combustíveis químicos.
A tecnologia Nocera permitirá a estocagem do excesso de energia da luz solar colhida durante o dia. “ Pode-se imaginar que se tem, de dia, uma célula fotovoltaica; usa-se, na residência, parte da eletricidade gerada , e o restante no catalisador, que é enchido com água e então se obtém oxigênio e hidrogênio. À noite, o hidrogênio e o oxigênio poderão ser recombinados em uma célula de combustível para produzir uma corrente elétrica para iluminar uma casa ou recarregar um automóvel elétrico. Assim, a casa se torna um posto de “gasolina” e uma estação de geração de eletricidade. É possível, porque usa-se luz mais água para fazer um combustível químico, que é hidrogênio mais oxigênio. A conversão da quantidade de água de uma piscina olímpica em oxigênio e hidrogênio por segundo criaria 43 terawatts de energia. Nos próximos 50 anos, o mundo necessitará 16 terawatts, no total. Lá pelo final do século, precisará de uns 30 tW.
Existe uma imensa quantidade de energia estocada nas ligações químicas. Para uma casa, Nocera diz que bastaria dividir alguns litros de água em hidrogênio e oxigênio por dia. A água seria reformulada quando os gases fossem colocados na célula de combustível.
Há muito pela frente a fazer para tornar a idéia de Nocera um produto comercial. No momento, seu catalizador só consegue receber pequenas quantidades de corrente elétrica de uma vez, o que significa que seria uma maneira ineficiente de se estocar grandes quantidades de energia. Mas Nocera tem certeza de que os engenheiros resolverão as questões e poderão produzir em escala comercial dentro de uma década.
James Barber, um pesquisador-chefe de fotossíntese artificial do Imperial College de Londres disse que o trabalho de Nocera é um passo gigantesco na direção da geração de energia limpa, livre de carbono.
“Esta é uma descoberta importante, com enormes implicações para o futuro e a prosperidade da humanidade. A relevância de sua descoberta não pode ser considerada exagerada, já que abre as portas para o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de energia, reduzindo nossa dependência dos combustíveis fósseis e resolvendo a questão das mudanças climáticas globais.”
Scientists have found an inexpensive way to produce hydrogen from water, a discovery that could lead to a plentiful source of environmentally friendly fuel to power homes and cars.
The technique, which mimics the way photosynthesis works in plants, also provides a highly efficient way to store energy, potentially paving the way to making solar power more economically viable.
Hydrogen is a clean, energy-rich fuel that many experts believe could become important as nations attempt to reduce their greenhouse gas emissions. The gas can be produced by splitting water but current techniques are expensive, use harsh chemicals and need carefully controlled environments in which to operate.
Daniel Nocera, a chemist at the Massachusetts Institute of Technology, has developed a catalyst made from cobalt and phosphorus that can split water at room temperature, a technique he describes in the journal Science. "I'm using cheap, Earth-abundant materials that you can mass-manufacture.
He said the discovery could have major implications for the uptake of solar photovoltaic technology. One of the reasons, he said, why solar panels have not penetrated the consumer market properly is that no one has found a way to store energy in a way that, when the Sun is not shining, people still have electricity. "You can't think about an energy economy or a global energy system only when the sun is out." Batteries could do the job but they cannot store anywhere near as much energy per unit mass as chemical fuels.
Nocera's technique would allow the storage of excess energy from sunlight during the daytime. "You could imagine, during the day you have a photovoltaic cell, you take some of that electricity and use it in your house, then take the other part of that electricity for my catalyst, feed the catalyst water and you get hydrogen and oxygen." At night, the hydrogen and oxygen could be recombined in a fuel cell to produce an electrical current to power a home or recharge an electric car. "So I've made your house a gas station and a power station. It's all enabled because we can use light plus water to make a chemical fuel, which is hydrogen and oxygen. " Converting an Olympic swimming pool of water into hydrogen and oxygen per second would create 43 terawatts of power. "In the next 50 years, the world needs 16 terawatts. By the end of the century, we'll need around 30," said Nocera.
"There's a heck of lot of energy stored in chemical bonds." For a home, Nocera said that it would be enough to split a few litres of water per day into hydrogen and oxygen. The water would be reformed when the gases were put through the fuel cell. There is much work to be done in converting Nocera's idea into a commercial product. At the moment, his catalyst can only accept small amounts of electrical current at once, meaning that it would be an inefficient way to quickly store large amounts of energy. But Nocera is certain that engineers will iron out the issues and produce commercial-scale products within a decade. James Barber, a leading researcher in artificial photosynthesis at Imperial College London, said Nocera's work was a "giant leap" toward generating clean, carbon-free energy. "This is a major discovery with enormous implications for the future prosperity of humankind. The importance of their discovery cannot be overstated since it opens up the door for developing new technologies for energy production thus reducing our dependence for fossil fuels and addressing the global climate change problem."
sexta-feira, 1 de agosto de 2008
H, as in Hydrogen / H, de hidrogênio
Um cientista descobriu uma maneira barata de obter hidrogênio da água, uma descoberta que poderá levar a fontes inesgotáveis de energia limpa para mover veículos e abastecer casas.
A técnica, que reproduz a maneira como a fotossíntese age nas plantas, também fornece uma maneira altamente eficiente de armazenar energia, potencialmente abrindo caminho para tornar a energia solar mais econômica.
O hidrogênio é um combustível limpo, altamente energético (por exemplo, quanto mais átomos de H contiver um hidrocarboneto, mais energético e limpo ele será) que muitos especialistas acreditam possa se tornar importante à medida que nas nações se esforçam para reduzir as emissões de gases do efeito estufa. O gás pode ser obtido por hidrólise, processo em que as moléculas de H são separadas da água com o emprego de eletricidade e produtos químicos, que necessitam estrito controle ambiental.
Daniel Nocera, um químico do Massachussetts Institute of Technology (MIT), desenvolveu um catalisador, feito de cobalto e fósforo, que consegue dividir a água à temperatura ambiente, descrito na revista Science. “Estou usando materiais baratos, abundantes, que permitem produção em massa”
Ele diz que a descoberta poderá influenciar a tecnologia energia solar fotovoltaica. Uma das razões pelas quais os painéis solares não se tornaram populares é que não se encontrou ainda uma maneira de estocar a energia gerada que modo que, quando o Sol não estiver brilhando, ainda haja energia disponível. Não se pode imaginar um sistema global de energia funcionando apenas quando o Sol estiver brilhando. Baterias poderiam resolver o problema, mas elas não conseguem estocar energia por unidade de maneira minimamente similar e eficiente quanto os combustíveis químicos.
A tecnologia Nocera permitirá a estocagem do excesso de energia da luz solar colhida durante o dia. “ Pode-se imaginar que se tem, de dia, uma célula fotovoltaica; usa-se, na residência, parte da eletricidade gerada , e o restante no catalisador, que é enchido com água e então se obtém oxigênio e hidrogênio. À noite, o hidrogênio e o oxigênio poderão ser recombinados em uma célula de combustível para produzir uma corrente elétrica para iluminar uma casa ou recarregar um automóvel elétrico. Assim, a casa se torna um posto de “gasolina” e uma estação de geração de eletricidade. É possível, porque usa-se luz mais água para fazer um combustível químico, que é hidrogênio mais oxigênio. A conversão da quantidade de água de uma piscina olímpica em oxigênio e hidrogênio por segundo criaria 43 terawatts de energia. Nos próximos 50 anos, o mundo necessitará 16 terawatts, no total. Lá pelo final do século, precisará de uns 30 tW.
Existe uma imensa quantidade de energia estocada nas ligações químicas. Para uma casa, Nocera diz que bastaria dividir alguns litros de água em hidrogênio e oxigênio por dia. A água seria reformulada quando os gases fossem colocados na célula de combustível.
Há muito pela frente a fazer para tornar a idéia de Nocera um produto comercial. No momento, seu catalizador só consegue receber pequenas quantidades de corrente elétrica de uma vez, o que significa que seria uma maneira ineficiente de se estocar grandes quantidades de energia. Mas Nocera tem certeza de que os engenheiros resolverão as questões e poderão produzir em escala comercial dentro de uma década.
James Barber, um pesquisador-chefe de fotossíntese artificial do Imperial College de Londres disse que o trabalho de Nocera é um passo gigantesco na direção da geração de energia limpa, livre de carbono.
“Esta é uma descoberta importante, com enormes implicações para o futuro e a prosperidade da humanidade. A relevância de sua descoberta não pode ser considerada exagerada, já que abre as portas para o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de energia, reduzindo nossa dependência dos combustíveis fósseis e resolvendo a questão das mudanças climáticas globais.”
Scientists have found an inexpensive way to produce hydrogen from water, a discovery that could lead to a plentiful source of environmentally friendly fuel to power homes and cars.
The technique, which mimics the way photosynthesis works in plants, also provides a highly efficient way to store energy, potentially paving the way to making solar power more economically viable.
Hydrogen is a clean, energy-rich fuel that many experts believe could become important as nations attempt to reduce their greenhouse gas emissions. The gas can be produced by splitting water but current techniques are expensive, use harsh chemicals and need carefully controlled environments in which to operate.
Daniel Nocera, a chemist at the Massachusetts Institute of Technology, has developed a catalyst made from cobalt and phosphorus that can split water at room temperature, a technique he describes in the journal Science. "I'm using cheap, Earth-abundant materials that you can mass-manufacture.
He said the discovery could have major implications for the uptake of solar photovoltaic technology. One of the reasons, he said, why solar panels have not penetrated the consumer market properly is that no one has found a way to store energy in a way that, when the Sun is not shining, people still have electricity. "You can't think about an energy economy or a global energy system only when the sun is out." Batteries could do the job but they cannot store anywhere near as much energy per unit mass as chemical fuels.
Nocera's technique would allow the storage of excess energy from sunlight during the daytime. "You could imagine, during the day you have a photovoltaic cell, you take some of that electricity and use it in your house, then take the other part of that electricity for my catalyst, feed the catalyst water and you get hydrogen and oxygen." At night, the hydrogen and oxygen could be recombined in a fuel cell to produce an electrical current to power a home or recharge an electric car. "So I've made your house a gas station and a power station. It's all enabled because we can use light plus water to make a chemical fuel, which is hydrogen and oxygen. " Converting an Olympic swimming pool of water into hydrogen and oxygen per second would create 43 terawatts of power. "In the next 50 years, the world needs 16 terawatts. By the end of the century, we'll need around 30," said Nocera.
"There's a heck of lot of energy stored in chemical bonds." For a home, Nocera said that it would be enough to split a few litres of water per day into hydrogen and oxygen. The water would be reformed when the gases were put through the fuel cell. There is much work to be done in converting Nocera's idea into a commercial product. At the moment, his catalyst can only accept small amounts of electrical current at once, meaning that it would be an inefficient way to quickly store large amounts of energy. But Nocera is certain that engineers will iron out the issues and produce commercial-scale products within a decade. James Barber, a leading researcher in artificial photosynthesis at Imperial College London, said Nocera's work was a "giant leap" toward generating clean, carbon-free energy. "This is a major discovery with enormous implications for the future prosperity of humankind. The importance of their discovery cannot be overstated since it opens up the door for developing new technologies for energy production thus reducing our dependence for fossil fuels and addressing the global climate change problem."
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