Producao de hidrogenio verde via fotocatalise na presenca de reagentes de sacrificio alcoolicos e dioxido de titanio.
Catalisadores estruturados, espumas, monolitos, planejamento experimental, reuso.
A crescente demanda por fontes de energia renováveis tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis para produção de hidrogênio. Neste trabalho, foi investigada a produção fotocatalítica de H2 via water splitting, empregando TiO2 como catalisador e diferentes álcoois como reagentes de sacrifício. Inicialmente, realizaram-se experimentos com o catalisador disperso em solução, visando à otimização das condições operacionais. Por meio de planejamento experimental e análise estatística (ANOVA e gráfico de Pareto), identificou-se o pH e o percentual de reagente de sacrifício como variáveis mais significativas. A função desejabilidade indicou como ponto ótimo uma condição fora do intervalo central estudado, sugerindo a possibilidade de respostas superiores em faixas expandidas. A aplicação dos valores otimizados (pH = 9,4; 1,84 g·L-1 de TiO2 e 18,4% de metanol) resultou em uma produção de H2 duas vezes maior que a do melhor ensaio do planejamento. A comparação entre os diferentes álcoois avaliados revelou que o etilenoglico proporcionou a maior produção, devido à sua estrutura com múltiplas hidroxilas, alta polaridade e por diminuir consideravelmente o ∆Gº da reação. O estudo cinético apontou que o aumento da concentração de álcool ocasionou uma diminuição na taxa de produção de H2, evidenciando que em elevadas concentrações de reagente de sacrifício, o processo não segue a cinética de Langmuir-Hinshelwood, ajustando-se melhor ao modelo da Lei de Potência (R² = 0,93). Na segunda etapa, o catalisador foi imobilizado espumas de cobre e monolitos de FeCrAl. As análises por MEV confirmaram a preservação da estrutura do TiO2, embora tenha sido observada aglomeração. Os ensaios fotocatalíticos mostraram maior atividade para a espuma com menor densidade de poros, enquanto o monolito apresentou melhor aderência e maior reprodutibilidade nos testes de reuso. Os resultados obtidos reforçam o potencial da fotocatálise heterogênea como rota viável para a produção sustentável de hidrogênio, destacando a importância da otimização das variáveis operacionais e da escolha do suporte catalítico.