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.

LA LUZ, CONDUCTORA DE DATOS

Londres – Enviar el equivalente en información a 66 DVDs, es decir, unos 2.5 terabites de datos por segundo, a través de la luz no es producto de la ciencia ficción. Según un estudio difundido por la revista Nature Photonics, un grupo de científicos consiguió exactamente eso. Pero, ¿Cómo?
El “vehículo” que transporta la información es una especie de espiral de luz resultante de una técnica consistente en manipular lo que se conoce como momento angular orbital de las ondas.
Trabajos recientes sugieren que este truco podría ampliar enormemente la capacidad de la fibra óptica y del Wi-fi.
El momento angular es un concepto complicado cuando se aplica a la luz, pero una posible analogía puede encontrarse en el mismo planeta Tierra.
Nuestro planeta tiene “momentos angulares de giro” porque gira sobre su eje, y su momento angular orbital es cuando gira alrededor del Sol.
La luz tiene ambos tipos de momentos, pero el de giro es el más conocido, ya que se llama comúnmente polarización. Es la dirección en que la luz se mueve. Las gafas polarizadas y las gafas 3D funcionan dejando pasar una polarización y no la otra.
En muchas aplicaciones para transportar datos mediante el uso de la luz, los datos se envían a través de las ondas codificando una polarización con un flujo de datos determinado y el otro con un flujo diferente.
Esto permite transportar el doble de información en el mismo ancho de banda, nombre que recibe el rango de colores que el equipo transmisor es capaz de procesar.
Sin embargo el momento angular orbital, u OAM, se ha convertido recientemente en el medio más prometedor para lograr el mismo truco.
La idea no es crear ondas de luz que fluyan en direcciones distintas, sino con una cantidad distinta de giros, como un tornillo enrollado por diversos hilos.
Recientemente, Bo Thide, del Instituto Sueco de Física Espacial y sus colegas de Italia demostraron este principio enviando rayos con distintos estados OAM a través del canal de Venecia, experimento descrito en el New Journal of Physics.
Gran parte del tráfico de datos por fibra óptica en el mundo está compuesto por distintos flujos de datos circulando en colores de luz diferentes, que luego se recomponen al color original en el punto de recepción llamado multiplexación.
Para que el OAM explote todo su potencial, se deberían desarrollar multiplexaciones con diferentes giros.
Alan Willner y su equipo de la Universidad del Sur de California, junto con colegas del laboratorio de propulsión de la Nasa y la Universidad de Tel Aviv, ya han demostrado un modo de hacerlo.
El equipo preparó dos dispositivos con cuatro rayos de luz cada uno, cada uno de los cuales con un determinado OAM, y transportando su propio flujo de datos.
Los dos dispositivos se filtraron para tener distintas polarizaciones y se unificaron en un único rayo con cuatro flujos en el centro y cuatro flujos (con la forma de rosquilla) en el borde.
En el punto de recepción, el proceso se deshizo y el rayo liberó los ocho flujos de datos, transportando así al destino final 2,5 terabites por segundo.
Experimentos iniciales sólo transportaron esa cantidad a un metro de distancia y el profesor Willmer dijo que todavía queda adaptar este concepto a las fibras ópticas o de transferencia a larga distancia.

TELETRANSPORTAN INFORMACIÓN ENTRE DOS ÁTOMOS SEPARADOS POR 16 KILÓMETROS

La teletransportación cuántica ha alcanzado un nuevo hito. Científicos de las universidades de Ciencia y Tecnología de China y de la de Tsinghua en Pekín han logrado teletransportar información entre dos fotones situados a una distancia de 16 kilómetros uno del otro. Entre ambos no había otra cosa que espacio libre, a diferencia de experimentos anteriores en los que se cubrieron distancias menores utilizando canales de fibra óptica. Este logro, publicado en la revista Nature Photonics, tiene el potencial de permitirnos algún día, por ejemplo, establecer un enlace “instantáneo” entre la Tierra y los astronautas en órbita.
A pesar de lo que su nombre puede hacernos creer, la “ teletransportación cuántica” es un fenómeno bastante diferente a lo que se sugieren en las películas de ciencia ficción. En el mundo real, la teletransportación cuántica no es otra cosa que un conjunto de dos partículas -fotones, por ejemplo- entrelazadas de forma que puedan mantener asociados sus estados cuánticos. Cuando las partículas implicadas en el experimento se separan una de otra, este entrelazamiento garantiza que cuando el estado de una de ellas cambie, el de la otra también lo hará, permitiendo la teletransportación de información cuántica.
Una forma simple de comprender este fenómeno -la física cuántica nunca es fácil de explicar con un ejemplo- es pensar en ambas partículas como si fuesen piedras de colores. Imaginemos que tenemos una piedra de color rojo y otra de color azul. Sin mirarlas, las envolvemos en un papel oscuro, nos quedamos con uno de los paquetes y enviamos otro a varios kilómetros de distancia. Tradicionalmente, si quisiésemos saber el color de la piedra que hemos enviado lejos necesitaríamos algún sistema de comunicaciones que -como mínimo- demoraría en enviarnos esa información un tiempo igual al que tarda la luz en recorrer esa distancia. Sin embargo, si nos limitamos a quitar el papel que cubre nuestra piedra, automática e instantáneamente sabremos de que color es la otra. Algo similar es lo que ocurre con los estados cuánticos de las partículas entrelazadas.
A través del espacio vacío
Hasta ahora, este efecto había sido posible solo entre partículas separadas por algunos cientos de metros, y mediando entre ambas un “canal” de fibra óptica por el que viajaban los fotones a fin de preservar su estado cuántico. En este experimento, los investigadores entrelazaron dos fotones y enviaron a uno de ellos a una distancia de 10 millas (16 kilómetros) a través del espacio vacío, y fueron capaces de comprobar que el fotón distante aún era capaz de responder a los cambios en el estado del otro fotón. Este fenómeno pudo ser comprobado en el 89% de las veces que se repitió la experiencia, un valor que alcanza para -protocolo de corrección de errores mediante- transmitir información fidedigna a esa distancia y de manera instantánea. ¿Quiere decir esto que estamos más cerca de un sistema de transportación a lo “Star Trek”? Ni remotamente. En esa serie, lo que se hace es teletransportar materia de un sitio a otro, de forma instantánea. El experimento que han llevado a cabo estos científicos, en cambio, simplemente demuestra que es posible mantener el entrelazamiento cuántico entre partículas separadas por poco más de una decena de kilómetros sin necesidad de tender un “cable” entre ambas. Nada más, ni nada menos.