A empresa norte-americana de tecnologia fotoeletroquímica SunHydrogen alcançou eficiência de conversão solar-hidrogênio (STH) superior a 10% com seus módulos de hidrogênio de 100 cm², em testes preliminares realizados nos laboratórios da Sparc Hydrogen, segundo comunicado da companhia.
O resultado mais recente ocorre após testes anteriores dos módulos de 100 cm² da SunHydrogen nas instalações de P&D da montadora japonesa Honda. Na ocasião, os dispositivos alcançaram eficiência STH de 10,8% na área ativa. Honda e SunHydrogen trabalham sob um acordo de desenvolvimento conjunto para avançar a tecnologia em direção a um painel de hidrogênio pronto para instalação e à produção comercial a custos competitivos.
“O sistema da SunHydrogen é uma arquitetura integrada de semicondutor e eletrocatalisador, na qual o semicondutor que absorve luz, os contatos projetados especificamente para a aplicação e os catalisadores de divisão da água são desenvolvidos para operar em conjunto como um único módulo gerador de hidrogênio”, disse à pv magazine o diretor de Negócios da SunHydrogen, Tor Erik Hoftun.
Segundo o executivo, quando a luz solar é absorvida, o semicondutor gera elétrons e lacunas. Contatos projetados especificamente para a aplicação conduzem essas cargas fotogeradas aos catalisadores integrados de evolução de hidrogênio e oxigênio. Os elétrons impulsionam a produção de hidrogênio, enquanto as lacunas promovem a produção de oxigênio.
Diferentemente de um módulo fotovoltaico convencional, cujas células e contatos elétricos são projetados principalmente para fornecer energia a um circuito externo, como um sistema de eletrólise separado, o módulo semicondutor da SunHydrogen foi desenvolvido especificamente para a conversão direta de energia solar em hidrogênio.
“Em termos fotovoltaicos, as características de corrente-tensão do semicondutor são ajustadas à carga eletroquímica para que o módulo acoplado opere em um ponto que maximize a conversão da energia solar incidente em energia química armazenada no hidrogênio”, explicou Hoftun.
O módulo gerador de hidrogênio opera dentro de um reator que gerencia a circulação do eletrólito e a coleta e o tratamento do hidrogênio e do oxigênio produzidos. Como as funções fotovoltaica e eletroquímica são diretamente acopladas, a arquitetura dispensa uma pilha de eletrolisadores separada e pode evitar parte dos equipamentos de conversão de energia normalmente utilizados.
Ainda assim, segundo Hoftun, componentes auxiliares continuam sendo empregados nos níveis piloto e de sistema para circulação do eletrólito, gestão dos gases, monitoramento, controle e segurança.
Após os resultados recentes, a SunHydrogen firmou um acordo com a australiana Sparc Hydrogen, que desenvolve um processo para produzir hidrogênio a partir de luz solar concentrada, água e um fotocatalisador, sem a utilização de um eletrolisador.
As empresas pretendem avaliar a integração dos módulos da SunHydrogen aos reatores da Sparc Hydrogen, com o objetivo de reduzir os custos de produção do hidrogênio.
“Durante a colaboração de 24 meses com a Sparc Hydrogen, espera-se que os testes laboratoriais com luz solar concentrada avancem, condicionados ao cumprimento de marcos técnicos, para testes com luz solar real nas instalações da Sparc Hydrogen em Sharp, no sul da Austrália, e para uma avaliação do custo nivelado do hidrogênio. Há também um possível caminho para um acordo de fornecimento de módulos ou de licenciamento da fabricação”, disse Hoftun.
O executivo acrescentou que a SunHydrogen trabalha com a CTF Solar e outros parceiros de fabricação no desenvolvimento de produtos de maior eficiência em conjunto com a P&D da Honda.
Além dos testes com módulos de 100 cm², a SunHydrogen alcançou eficiências próximas de 9% com um módulo de desenvolvimento de 1,92 m², de dimensões semelhantes às de um módulo fotovoltaico, em testes realizados em ambiente externo.
“Condicionada à extensão do programa de desenvolvimento conjunto com a Honda R&D, a próxima fase de desenvolvimento deverá avançar a arquitetura do módulo em direção a eficiências de conversão solar-hidrogênio na área ativa próximas de 15%, com foco em levar a maior eficiência para módulos maiores e passíveis de fabricação”, afirmou Hoftun.
