Pesquisadores alemães desenvolvem módulo que converte luz solar diretamente em hidrogênio verde

Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar (ISE), em Freiburg, na Alemanha, desenvolveram um módulo capaz de converter luz solar diretamente em hidrogênio verde. A tecnologia integra células fotovoltaicas de alta eficiência a um processo de eletrólise, eliminando as etapas intermediárias de conversão elétrica habituais na produção de combustíveis limpos.

O sistema utiliza fotovoltaica de concentração para alimentar a separação da água em hidrogênio e oxigênio. A estrutura consiste em uma matriz de lentes de Fresnel que direciona a radiação solar para células solares multi-junção de tipo III-V. Frequentemente aplicadas em missões espaciais devido à sua estabilidade, essas células geram uma tensão de circuito aberto superior a 4 volts, voltagem necessária para acionar a eletrólise.

A arquitetura do dispositivo conecta as células solares diretamente ao cátodo e ao ânodo de duas células de eletrólise PEM dispostas em série. Essa configuração reduz as perdas energéticas, pois a corrente flui da etapa fotovoltaica para a separação da água com menos interferências técnicas.

Em testes realizados ao ar livre, o protótipo — que possui uma área de lentes de 64 centímetros quadrados — atingiu uma taxa de conversão de 31,3% da energia solar em energia química, considerando o poder calorífico superior do hidrogênio.

O desenvolvimento contou com a atuação de Juan Francisco Martínez Sánchez, responsável pela nova tecnologia, e de Tom Smolinka, chefe do departamento de eletrólise de membrana do instituto, que validou a adequação elétrica entre os componentes. Frank Dimroth, líder do departamento de Fotovoltaica III-V e Tecnologia de Concentradores do Fraunhofer ISE, destacou a eficiência da produção direta, embora ressalte que o projeto está em fase inicial, o que torna prematura a previsão de viabilidade para exploração comercial.