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.

NUEVO MATERIAL APLICABLE A TERMOELECTRICIDAD

Un nuevo material desarrollado por investigadores de la Universidad de Northwestern, en EstadosUnidos, puede ser aplicado a la termoelectricidad, con un amplio abanico de aplicaciones para reciclar energía.

El principio de la termoelectricidad consiste en reciclar el calor que se pierde, por ejemplo a través de los caños de escape de los vehículos, en electricidad.

El problema es que hasta ahora el sistema chocaba con la carencia de materiales termoeléctricos eficaces.

El nuevo material, presentado en la revista Nature, debería en cambio permitir la conversión de entre un 15 y un 20 por ciento del calor residual en electricidad útil.

Los campos de aplicación posibles incluyen la industria automotriz o las industrias pesadas (refinerías, centrales decarbón y gas).

Químicos, físicos, ingenieros mecánicos y especialistas en materiales colaboraron con la elaboración de este nuevo material que se vale de nanoestructuras.

El material se basa en el teluluro de plomo (PbTe), un semiconductor utilizado por primera vez para proporcionar una fuente de energía renovable, termoeléctrica, a las misiones lunares Apolo. Según los investigadores, el nuevo material presenta un “factor de mérito” o “ ZT ” de 2,2, el más elevado reportado hasta ahora.

Cuanto mayor es el valor de ese factor, mejor es el rendimiento termoeléctrico del material: el factor de mérito de la mayoría de los materiales utilizados hasta ahora están en el orden de la unidad.

La sonda marciana Curiosity se alimenta, por ejemplo, con un sistema termoeléctrico a base de teluluro de plomo, que tiene un ZT de 1.

“Este es el sistema termoeléctrico más rendidor a cualquier temperatura”, dijo Mercouri Kanatzidis, el autor principal del estudio.

“A este nivel, hay perspectivas realistas para recuperar el calor perdido a alta temperatura y transformarla en energía útil”, agregó.

En un comentario publicado en Nature, el químico de laUniversidad de Múnich Tom Nilges calificó el trabajo como “un salto gigante para la termoelectricidad”.

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.

LA LUZ PODRÍA PREVENIR LOS INFARTOS, SEGÚN CIENTÍFICOS

La exposición a la luz intensa podría prevenir infartos o tratar a personas con ese padecimiento, según los resultados iniciales de un estudio.
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Colorado, Estados Unidos, descubrieron que la exposición a la luz activa una proteína llamada Período 2 (Per2), que desempeña un papel clave cuando una persona se encuentra infartada porque interviene en el cambio metabólico de grasa a glucosa.
Cuando ocurre un ataque cardíaco el corazón no recibe suficiente oxígeno porque se bloquea el flujo sanguíneo, explicaron científicos en la revista Nature Medicine.
Para obtener energía, el corazón reemplaza su combustible usual, la grasa por glucosa, pero si no se produce esa conversión las células mueren y el corazón queda dañado.
Durante un ensayo realizado con ratones, los científicos observaron que con la luz intensa se produjo la necesaria transformación de grasa a glucosa lo que dañó menos el músculo cardíaco.
Según los expertos, este hallazgo se basa en el ritmo circadiano asociado a la luz y la oscuridad.
El ritmo circadiano se encuentra regulado por proteínas que ocurren en varios órganos, entre los que se encuentra el corazón. Aún los científicos desconocen como la proteína mejora la eficiencia de la conversión de grasa en glucosa y desconocen si la luz intensa puede tener el mismo efecto en humanos que en ratones.

FÍSICOS CREAN UNA NUEVA FUENTE DE LUZ: EL SÚPER FOTÓN

Físicos de la Universidad de Bonn han desarrollado una fuente completamente nueva de luz, una especie de súper fotón que, hasta hace poco, se consideraba imposible. Ahora, los científicos han demostrado no solo que es real, sino que, además, podría tener importantes aplicaciones, como la creación de chips para conseguir ordenadores personales más potentes. La investigación se publica esta semana en la revista Nature.
Los científicos consiguieron el súper fotón a partir de lo que se llama un condensado de Bose-Einstein, el estado de agregación de la materia que se produce en ciertos materiales a muy bajas temperaturas. Los investigadores ya sabían que enfriando átomos de rubidio, por ejemplo, estos se concentran en un espacio muy pequeño, y se vuelven compactos, casi indistinguibles. En este estado, se comportan como una súper partícula gigante. Hasta aquí no hay nada de particular.
La novedad es que los investigadores hicieron el mismo trabajo sustituyendo el rubidio por fotones o partículas de luz, algo que nunca se había conseguido. La idea era prometedora, pero tenía un problema fundamental: los fotones, cuando se enfrían, desaparecen. Hasta hace tan solo cinco meses, parecía imposible enfriar la luz de esa forma. Sin embargo, los científicos alemanes lo consiguieron gracias a una complicada técnica de espejos o superficies reflectantes donde disolvieron moléculas de pigmento y donde los fotones chocaban periódicamente. Esto permitió que los fotones asumieran la temperatura del fluido sin perderse en el proceso.
Este super fotón es una fuente completamente nueva de luz parecida al láser, aunque tiene la ventaja de que puede producir luz en una onda muy corta, como los rayos X. Esto sería muy útil para la producción de chips de alto rendimiento que permitirían crear ordenadores personales más potentes. El proceso también podría ser útil en otras aplicaciones como la espectroscopia o la energía fotovoltaica.

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.

LA LUZ PODRÍA PREVENIR LOS INFARTOS, SEGÚN CIENTÍFICOS

La exposición a la luz intensa podría prevenir infartos o tratar a personas con ese padecimiento, según los resultados iniciales de un estudio.
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Colorado, Estados Unidos, descubrieron que la exposición a la luz activa una proteína llamada Período 2 (Per2), que desempeña un papel clave cuando una persona se encuentra infartada porque interviene en el cambio metabólico de grasa a glucosa.
Cuando ocurre un ataque cardíaco el corazón no recibe suficiente oxígeno porque se bloquea el flujo sanguíneo, explicaron científicos en la revista Nature Medicine.
Para obtener energía, el corazón reemplaza su combustible usual, la grasa por glucosa, pero si no se produce esa conversión las células mueren y el corazón queda dañado.
Durante un ensayo realizado con ratones, los científicos observaron que con la luz intensa se produjo la necesaria transformación de grasa a glucosa lo que dañó menos el músculo cardíaco.
Según los expertos, este hallazgo se basa en el ritmo circadiano asociado a la luz y la oscuridad.
El ritmo circadiano se encuentra regulado por proteínas que ocurren en varios órganos, entre los que se encuentra el corazón. Aún los científicos desconocen como la proteína mejora la eficiencia de la conversión de grasa en glucosa y desconocen si la luz intensa puede tener el mismo efecto en humanos que en ratones.