Filmes à base de BiVO4 E Fe2O3 para produção de hidrogênio
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Data
2023
Autores
Martins, Icoana Laís Leitão Mascarenhas
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Resumo
A preocupação com à emissão de gases de efeito estufa se deve principalmente pelo fato do uso de combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão) para a conversão de energia. Dentre os mecanismos existentes para geração de energia, a luz solar tem atraído a atenção para o armazenamento ou produção de energia, por oferecer um caminho promissor para a redução de gases poluentes. A energia solar pode ser utilizada para a produção de hidrogênio via processo fotoeletroquímico que a partir da eletrólise decompõe a molécula de água em hidrogênio e oxigênio. Este sistema, têm o potencial de ser mais eficiente, por integrar os componentes de absorção da luz e decomposição da água em um único dispositivo. Desta forma, materiais semicondutores têm se tornado promissores para serem utilizados nas células fotoeletroquímicas, dentre os quais, o vanadato de bismuto (BiVO4) em fase cristalina monoclínica e o ferro na fase hematita (α-Fe2O3), tem se destacado por ter resposta sensível à luz, baixo custo de produção, estabilidade e disponibilidade na natureza. O objetivo desta pesquisa é obter e caracterizar filmes à base de BiVO4 (BV), α-Fe2O3 (F) e BiVO4/α-Fe2O3 (BVF) e analisar sua resposta fotoeletroquímica. Os materiais na forma de pó foram preparados pelos métodos da precipitação e hidrotermal. Os filmes BV, F e BVF foram depositados, via espalhamento mecânico dos pós, em um substrato condutor transparente e comercial. Os resultados da difração de raios X mostram que os pós: F e BV têm os difratogramas para a fase hematita e estrutura monoclínica, respectivamente. Já BVF ambas as fases (hematita e BiVO4) estão presentes. A morfologia é de aglomerados com diferentes tamanhos de partícula. As medidas fotoeletroquímicas dos filmes com janela de potencial de -0,55 a 0,85 V com velocidade de varredura de 50 mV.s-1 dos filmes, mostraram densidades de corrente de 3,43 e 15,17μA.cm-2 em 1,23 V vs.RHE para FTO/BV e FTO/BVF, respectivamente. A composição BiVO4/α-Fe2O3 apresentou resposta 5 vezes superior, quando comparado aos materiais isolados. Com base nos resultados obtidos, a resposta fotoeletroquímica dos filmes analisados FTO/BV e FTO/BVF se aproximam de valores encontrados na literatura para a produção de gás hidrogênio. Se espera que este trabalho possa contribuir na continuidade de pesquisas futuras para a produção de hidrogênio.
Descrição
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestra em Energia e Sustentabilidade.
Palavras-chave
hidrogênio; vanadato de bismuto; óxido de ferro; filmes.