Cientistas aprimoram a produção de combustível limpo com um toque simples no design do material

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Cientistas aprimoram a produção de combustível limpo com
um toque simples no design do material
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Crédito da imagem: Universidade de Cambridge.
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Pesquisadores da Universidade de Cambridge fizeram um avanço significativo na geração de combustível
de hidrogênio limpo da água usando a luz solar.
Sua abordagem inovadora envolve uma torção simples, mas eficaz, no projeto de semicondutores de óxido
de cobre, materiais comumente usados que são acessíveis, abundantes e não tóxicos.
Normalmente, os óxidos de cobre não funcionam tão bem quanto o silício, que é amplamente utilizado em
tecnologias solares.
No entanto, a equipe de Cambridge descobriu que, ao alterar a forma como os cristais de óxido de cobre
crescem – orientando-os para que as cargas elétricas viajem diagonalmente – eles poderiam acelerar
substancialmente e estender o movimento dessas cargas, levando a um aumento de 70% na eficiência em
comparação com os melhores dispositivos de óxido de cobre existentes.
Este novo método não só melhora o desempenho de colheitadeiras de óxido de cobre, conhecidas como
fotocatótodos, mas também melhora significativamente a sua estabilidade.
Esse avanço foi detalhado na prestigiada revista Nature, onde a equipe destacou o potencial de materiais de
baixo custo para se afastar dos combustíveis fósseis para soluções de energia sustentável.
O óxido de cobre (I), ou óxido cuproso, tem sido considerado uma alternativa promissora ao silício para
aplicações de energia solar devido à sua eficácia na captura de luz solar e na conversão em carga elétrica.
No entanto, historicamente tem enfrentado desafios, principalmente porque grande parte da carga elétrica
gerada tende a se perder dentro do material, limitando sua eficiência geral.
- Dr. Dr. (emo) Linfeng Pan, co-primeiro autor do estudo, explicou que o novo método se concentra em quão
profunda a luz é absorvida e até onde as cargas podem viajar dentro do material, com o objetivo de utilizar
mais do que apenas a camada superficial.
O professor Sam Stranks, que liderou a pesquisa, observou que, embora a maioria dos materiais solares
sofram de defeitos de superfície, com materiais de óxido, os desafios estão mais profundos na maior parte
do material, tornando o processo de crescimento crucial para sua eficácia.
A abordagem da equipe envolve o crescimento de filmes de óxido de cupros usando técnicas de deposição
de filme fino, que podem ser realizadas à pressão ambiente e à temperatura ambiente.
Ao controlar precisamente as condições de crescimento, eles foram capazes de alinhar os cristais em uma
orientação específica que permitia um melhor movimento de cargas elétricas.
Esses insights foram verificados através de técnicas espectroscópicas de alta resolução temporal, que
mostraram que quando os elétrons se movem diagonalmente através da estrutura cristalina, eles viajam
muito mais longe, aumentando significativamente o desempenho do material.
O desenvolvimento desta tecnologia marca uma melhoria substancial nas aplicações potenciais de óxidos
de cobre para conversão de energia solar.
Os pesquisadores estão otimistas em melhorar ainda mais esses materiais e acreditam que suas
descobertas podem desempenhar um papel crucial na transição para fontes de energia renováveis.
https://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07273-8
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Embora mais pesquisas sejam necessárias para entender e otimizar completamente esses materiais, a
equipe está entusiasmada com as possibilidades futuras.
“Ainda há um longo caminho a percorrer, mas estamos em uma trajetória emocionante”, disse o professor
Stranks, enfatizando o futuro promissor dessa tecnologia na geração de energia limpa.