Estudo de Fotoeletrodos de g-C3N4/WO3-x/FTO Aplicados na Geração de Hidrogênio Solar

Resumo

Um dos principais desafios atualmente enfrentados pela humanidade é a busca de fontes de energia livres de carbono, ou seja, limpas e renováveis. Dentre as possíveis alternativas, a utilização de H2 molecular como combustível se destaca pela sua maior eficiência em relação aos derivados de petróleo e, principalmente, por ser ecologicamente sustentável. Entretanto, uma vez que o processo de geração do H2 também precisa ser limpo, eficiente e economicamente viável, atualmente muitos grupos de pesquisa ao redor do mundo buscam estudar e aperfeiçoar técnicas que satisfaçam esses requisitos. A produção fotoeletroquímica (PEC) de H2 combustível por meio do processo de reação de oxidação da água (ROA) utilizando a luz solar é um dos métodos com maior potencial de aplicações práticas. No entanto, alguns desafios ainda necessitam ser superados a fim de que esta tecnologia seja aplicada em larga escala. Um dos principais desafios é estender a faixa espectral de absorção dos semicondutores para o visível e infra-vermelho próximo (NIR), uma vez que esta região compõe mais de 90% da luz solar. Neste contexto, o presente projeto se dedicará a estudar heteroestruturas de g- C3N4/WO3-x/FTO visando sua aplicação como fotoeletrodo na geração de H2 molecular via processos PEC. Esta heteroestrutura possui grande potencial em atuar em faixas espectrais abaixo do UV e recentemente tem recebido atenção da comunidade científica [1]. Os filmes de WO3-x/FTO serão crescidos pela técnica de magnetron sputtering utilizando fluxos variáveis de O2 durante a deposição. Já as nanoestruturas de g- C3N4 serão sintetizadas via termopolimerização e, posteriormente depositadas sobre os filmes. Serão realizados diversos tipos de caracterização dos materiais separados e da heteroestrutura a fim de obtermos um panorama geral das propriedades das amostras e entender como estas afetam a produção de H2 via processos PEC. Por fim, a ideia desta pesquisa é contribuir e impulsionar o desenvolvimento de sistemas PEC para a geração de H2 que operem em todo o espectro solar.