Eletrólise assistida da água

Resumo

Devido às crescentes alterações climáticas, mudanças nas fontes de energia são necessárias e urgentes. Para isso, o uso de fontes renováveis e eficientes como a eólica e a fotovoltaica são interessantes, porém limitadas, devido à desigual distribuição territorial e sazonal de ventos e luz. Uma estratégia muito discutida para a aplicação dessas fontes é o armazenamento da energia excedente produzida em períodos de abundância através da geração de moléculas combustíveis, os denominados combustíveis solares. Dentre eles, destaca-se o hidrogênio, devido à sua alta densidade energética e possibilidade de produção através de meios eletroquímicos, como a eletrólise da água. Um dos problemas desse processo é a elevada diferença de potencial elétrico necessária para sua ocorrência, devido às barreiras de ativação da reação de desprendimento de oxigênio (RDO). Por esse motivo, investigações a respeito da eletrólise assistida da água são desejáveis. Uma alternativa considerada nessa proposta é a assistência via presença da ressonância plasmônica localizada, processo no qual a nuvem eletrônica de nanopartículas metálicas de Au entram em ressonância com radiação luminosa de comprimento de onda coerente, gerando transportadores de carga excitados que podem diminuir o potencial necessário para a RDO. Além disso, outras reações de oxidação, como a do etanol e a do SO2 serão investigadas na presença da ressonância plasmônica, diminuindo o potencial para a geração de H2 tanto pela radiação, como pela substituição da espécie a ser oxidada. Outra opção para reação de oxidação é a reforma eletrocatalítica da lignina, processo que gera produtos de maior valor agregado e combustível a partir de biomassa. A investigação será realizada tanto em condições de células de três eletrodos, quanto em condições de aplicação, através do uso de eletrodos de difusão gasosa como eletrodos de trabalho. A microscopia eletroquímica de varredura fornecerá maior detalhamento dos sistemas e permitirá estudar as propriedades locais na ausência e presença de luz. Adicionalmente, técnicas de impedância, como Mott-Schottky multifrequência, serão utilizadas para investigar a dependência das propriedades dos semicondutores óxidos como catalisadores em meio alcalino. (AU)