Reforma do metano e produção de hidrogênio a partir de reação fotoeletroquímica ativada por material piezoelétrico

Resumo

Hidrogênio é uma alternativa aos combustíveis fósseis por ser ecologicamente correto e apresentar alta densidade energética. A rota do "hidrogênio verde" pode ser alcançada através da quebra de moléculas de água por meio de reações fotoeletroquímicas (PEC) ativadas pela luz solar. Os dispositivos PEC podem ser projetados com dois compartimentos separados; a redução da água ocorre no lado catódico para formar H2, enquanto ao mesmo tempo a oxidação parcial do metano em metanol pode ocorrer na câmara anódica. Esta configuração inovadora pode levar a um sistema economicamente mais atraente. A reforma do CH4 é interessante porque além de ser uma reação de interesse comercial, há também uma preocupação ambiental associada à liberação de toneladas de metano por ano, pois esse gás é um dos principais causadores do efeito estufa. A barreira cinética será superada neste estudo pelo acoplamento efetivo da atuação piezoelétrica e de processos PEC a fim de acelerar a transferência de elétrons do catalisador para os adsorvatos moleculares. Um reator PEC com desenho industrial será utilizado para a evolução simultânea de hidrogênio e conversão de CH4 em compostos valiosos. O fotoânodo e fotocátodo serão compostos de Fe2O3-TiO2@KNN e WSe2@KNN, respectivamente, onde KNN (K0.5Na0.5NbO3) é o material piezoelétrico. O reator PEC será estudado considerando elementos de microdinâmica de fluidos e intensificação do processo. (AU)