SISTEMA BARATO PARA ALMACENAR ENERGIA SOLAR

Sistema barato para almacenar energia solar¿Cómo puede la energía solar ser almacenada de forma que pueda estar disponible en cualquier momento del día o de la noche, cuando el sol brilla o no? EPFL científicos están desarrollando una tecnología que puede transformar la energía luminosa en un combustible limpio que tiene una huella de carbono neutral: el hidrógeno. Los ingredientes básicos de la receta son óxidos de agua y el metal, tales como óxido de hierro, mejor conocidos como óxido. Kevin Sivula y sus colegas propósito se limita a materiales de bajo costo y procesos de producción fácilmente escalables a fin de permitir un método económicamente viable para la producción de hidrógeno solar. El dispositivo, aún en fase experimental, se describe en un artículo publicado en la revista Nature Photonics.

La idea de convertir la energía solar en hidrógeno no es nueva, los investigadores han estado trabajando en él durante más de cuatro décadas. Durante la década de 1990, EPFL se unió a la refriega, con la investigación de Michael Grätzel. Con un colega de la Universidad de Ginebra, inventó el fotoelectroquímico (PEC) en tándem de células solares, una técnica para producir hidrógeno directamente a partir de agua. Sus prototipos compartido el mismo principio básico: una célula solar sensibilizada con colorante – también inventado por Michael Grätzel – combinado con un semiconductor a base de óxido.

El dispositivo es completamente autónomo. Los electrones producidos se utilizan para romper las moléculas de agua y la reforma de las piezas en oxígeno e hidrógeno. En el mismo líquido, dos capas distintas en el dispositivo tienen la tarea de generación de electrones cuando es estimulado por la luz, un semiconductor de óxido, que realiza la reacción de desprendimiento de oxígeno, y una célula sensibilizada con colorante, que libera el hidrógeno.

La parte más costosa? La placa de vidrio

último prototipo El equipo se centró en resolver el principal problema pendiente con PEC tecnología: su coste. “Un equipo de EE.UU. logró alcanzar una eficiencia impresionante de 12,4%”, dice Sivula. “El sistema es muy interesante desde el punto de vista teórico, pero con su método que le costaría 10.000 dólares para producir una superficie de 10 centímetros cuadrados.”

Así que los científicos se fijaron una limitación desde el principio – utilizar sólo materiales asequibles y técnicas. No fue una tarea fácil, pero se las arregló ellos. “El material más caro en nuestro dispositivo es la placa de vidrio”, explica Sivula. La eficiencia es todavía baja – entre 1,4% y 3,6%, dependiendo del prototipo utilizado. Sin embargo, la tecnología tiene un gran potencial. “Con nuestro concepto menos costoso a base de óxido de hierro, esperamos ser capaces de alcanzar eficiencias del 10% en unos pocos años, por menos de $ 80 por metro cuadrado. A ese precio, vamos a ser competitivos con los métodos tradicionales de producción de hidrógeno. ”

El semiconductor, que realiza la reacción de desprendimiento de oxígeno, es óxido de hierro. “Es un material estable y abundante. No hay manera de que se oxida más! Pero es uno de los peores semiconductores disponibles “, Sivula admite.

Silicio mejorado nano-óxido

eso el óxido de hierro utilizado por el equipo es un poco más desarrollado que lo que te encontrarías en un clavo viejo. Nanoestructurada, reforzada con óxido de silicio, cubierta con una capa nanométrica delgada de óxido de aluminio y óxido de cobalto – estos tratamientos optimizar las propiedades electroquímicas del material, pero no obstante son fáciles de aplicar. “Necesitábamos desarrollar métodos fáciles de preparación, como aquellas en las que usted podría mojar o pintar el material.”

La segunda parte del dispositivo se compone de un colorante y dióxido de titanio – los ingredientes básicos de una célula solar sensibilizada con colorante. Esta segunda capa permite que los electrones transferidos por la energía óxido de hierro ganancia suficiente para extraer hidrógeno del agua.

Un potencial excepcional – hasta un 16%

Los resultados presentados en el documento de Nature Photonics representan un gran avance en el rendimiento que ha sido posible gracias a los recientes avances en el estudio tanto el óxido de hierro y de tinte sensibilizado dióxido de titanio, y estas dos tecnologías son rápidamente avanzando. Sivula predice que la tecnología de célula en tándem el tiempo será capaz de alcanzar una eficiencia del 16% con óxido de hierro, mientras que aún permanecen bajo costo, que es, después de todo, el atractivo de la aproximación. Por lo que es posible almacenar la energía solar a bajo costo, el sistema desarrollado en EPFL podría aumentar considerablemente el potencial de la energía solar para servir como una fuente de energía renovable viable para el futuro.

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