Figura 3: Representação da estrutura tipo sandwich do MoS2.[6]

Uma nova perspectiva para a produção de hidrogênio como fonte energética

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Recentemente, foi utilizado, por uma equipe de cientistas da Universidade da Flórida, nos EUA, um nanomaterial híbrido de baixo custo (MoS2/TiO2) como catalisador para produzir hidrogênio em um sistema alimentado com energia solar [1].

Os combustíveis fósseis, como o carvão e o petróleo, amplamente utilizados hoje em dia, são recursos não renováveis que podem, através da sua queima, gerar gases tóxicos, como o CO2, que contribui para o efeito estufa, além de outros resíduos nocivos para a natureza e a população. Por conta disso, estão sendo pesquisadas novas fontes energéticas para combustíveis que não agridam o meio ambiente, como o hidrogênio, que é inesgotável, renovável e, através de sua queima em contato com o oxigênio, produz apenas água e calor, o que o torna não poluente. [2]

Figura 1: Matriz energética do Brasil em 2012. [5]

Figura 1: Matriz energética do Brasil em 2012. [5]

O hidrogênio tem uma grande capacidade de armazenar energia, o que permite que ele seja utilizado como combustível veicular, mas isso também leva a sua alta tendência explosiva, que, junto a dificuldade de armazenamento (1 kg desse gás ocupa 11 000 L), representam as problrmáticas de sua utilização. Outro problema é a produção de hidrogênio, que pode levar a grandes gastos e isso não é bem visto pelas indústrias de combustíveis. Algumas das formas de se obter hidrogênio utilizam reações fotocatalíticas, que se baseiam na presença de um material, em meio aquoso, capaz de absorver a luz no espectro visível e, com isso, liberar energia necessária para quebrar as ligações das moléculas de água [3].

O dióxido de titânio (TiO2) é um dos materiais mais utilizados na fotocatálise, já que ele não é toxico, possui baixo custo e grande abundância na terra. Existem alguns problemas relacionados à sua utilização, como o seu alto band gap e a lenta cinética de transferência de cargas, mas eles podem ser contornados pela utilização de outros materiais combinados com o TiO2, já que este tem grande facilidade de interação.

Figura 2: Representação do mecanismo fotocatalítico do TiO2 para produzir H2.[4]

Figura 2: Representação do mecanismo fotocatalítico do TiO2 para produzir H2.[4]

O dissulfeto de molibdênio(MoS2) é um material que possui uma estrutura do tipo sandwich, na qual os átomos de Mo estão entre duas camadas, no formato hexagonal e em 2D, de enxofre. As fracas interações de Van der Waals, presentes entre essas camadas 2D, favorecem a formação de nanoestruturas. O tamanho das estruturas de MoS2 influenciam o seu band gap, o que acaba dando maior relevância a sua forma nanoestrutural para a formação de um híbrido. [1]

Figura 3: Representação da estrutura tipo sandwich do MoS2.[6]

Figura 3: Representação da estrutura tipo sandwich do MoS2.[6]

O trabalho, citado no primeiro parágrafo do texto, tem por objetivo utilizar um híbrido de MoS2 com o TiO2, que são materiais bastante conhecidos dentro da fotocatálise, além de possuírem baixo custo, para produzir hidrogênio em meio aquoso. Essa pesquisa busca resolver a problemática de obtenção do hidrogênio, através de um método acessível, que, no caso, consiste em realizar nanocavidades no dióxido de titânio e depois revesti-las com o dissulfeto de molibdênio com uma única camada atômica de espessura, o que resulta em um híbrido que possui uma alta resistência à corrosão marinha, absorve uma grande banda da luz visível e pode ter seu band gap controlado de maneira mais efetiva.[1]

 

[1] L. GUO, Z. YANG, K. MARCUS, Z. LI, B. LUO, L. ZHOU X. WANG, Y. DU, Y. YANG.  MoS2/TiO2 heterostructures as nonmetal plasmonic photocatalysts for highly efficient hydrogen Evolution. Royal Society of Chemistry, Reino Unido, v. 174, p. 1-10, 28 de setembro de 2017.

[2] Combustível Hidrogênio.  Disponível em:

< http://alunosonline.uol.com.br/quimica/combustivel-hidrogenio.html>. Acesso em: 21/10/2017.

[3] Fotocatálise como método de produção de hidrogênio.  Disponível em:

< http://seer.unipampa.edu.br/index.php/siepe/article/view/3863> Acesso em: 21/10/2017.

[4] A Fotocatálise. Disponível em:

< http://www.fotocatalisador.com/br/fotocatalise.htm> Acesso em: 21/10/2017.

[5] Um panorama sobre a energia geotérmica no Brasil e no Mundo: Aspectos ambientais e econômicos. Disponível em:

<http://www.revistaespacios.com/a17v38n01/17380108.html> Acesso em: 21/10/2017

[6] Engineer improves rechargeable batteries with MoS2 nano ‘sandwich’. Disponível em: <http://www.k-state.edu/media/newsreleases/apr15/singh41615.html> Acesso em: 21/10/2017