Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Tokio Tokyo Tech y la Universidad de Kanazawa desarrolla un dispositivo ecológico que utiliza energía solar para catalizar una reacción de oxidación electroquímica con alta eficiencia.
Las fuentes de energía verde constituyen un campo de investigación candente a nivel mundial debido a la actual crisis ambiental y la necesidad de evitar las energías no renovables combustibles fósiles. Los investigadores han estado buscando formas de aprovechar y recolectar la energía solar durante décadas, y los dispositivos fotovoltaicos, queconvertir la luz en electricidad, tienen una gran demanda.
El estudio de estos dispositivos ha progresado mucho desde que despertó su interés por última vez en la década de 1970 después de las conmociones económicas causadas por los precios del petróleo. Si bien la mayoría de los avances se realizaron para las células solares de silicio, los científicos han demostrado que los dispositivos fotovoltaicos orgánicos también pueden lograr resultados aceptablesEl uso de materiales orgánicos es ventajoso porque se pueden imprimir y pintar como procesos amigables con el medio ambiente a diferencia de los procesos de silicio. Los materiales orgánicos también vienen en una gran variedad, lo que permite adaptarlos a cada aplicación específica.
Las células solares fotovoltaicas orgánicas consisten en una "capa activa" intercalada entre dos electrodos diferentes un electrodo frontal transparente y un electrodo posterior. La capa activa es donde comienza la magia; la energía de los fotones de la luz incidente se transfiere alos electrones del material a través de colisiones, excitándolos y poniéndolos en movimiento, dejando atrás pseudopartículas cargadas positivamente conocidas como "agujeros". Éstas no existen técnicamente, pero pueden usarse para describir aproximadamente el comportamiento eléctrico del material.La importancia de los electrodos radica en que cada uno debe recolectar un tipo de estas partículas cargadas una acumula huecos y el otro electrones para evitar que se recombinen en la capa activa. Los electrones fluyen a través de un circuito externo que se conecta a ambos electrodos., creando electricidad a partir de la luz.
Sin embargo, es un desafío recolectar una gran cantidad de electrones y huecos en los electrodos y convertir la luz en electricidad con alta eficiencia. Algunos investigadores han propuesto que sería beneficioso utilizar directamente los huecos o electrones generados en reacciones químicas cerca de la zona activa.Así motivado, un equipo de investigación que incluía al Dr. Keiji Nagai de Tokyo Tech y la Universidad de Kanazawa propuso un procedimiento de fabricación simple para un dispositivo fotoelectroquímico orgánico que puede recolectar energía solar para promover una reacción de oxidación química.
Su enfoque comienza con un dispositivo fotovoltaico orgánico convencional, de fácil fabricación y de características bien conocidas, y removiendo mecánicamente el electrodo posterior donde se acumulan los agujeros. La capa activa expuesta se recubre con ZnPc y se sumerge en tiol. Los agujerosgenerados por la luz incidente se utilizan directamente para la oxidación del tiol, que es catalizada facilitada por la capa de ZnPc. Los electrones excitados fluyen a través del electrodo frontal restante, generando una corriente eléctrica.
La simplicidad y las ventajas del enfoque de fabricación y la eficiencia medida al recolectar energía luminosa son muy prometedoras. "La extracción del electrodo trasero es una técnica prometedora y repetible para construir una celda fotoelectroquímica bien caracterizada", explica el Dr. Nagai.Los investigadores también estudiaron las propiedades topográficas y electroquímicas de la capa activa recubierta con ZnPc para dilucidar los principios de su actividad catalítica. "Los efectos del recubrimiento de ZnPc se observaron claramente en nuestros análisis y consisten en la acumulación efectiva de agujeros fotogenerados", afirmaDr. Takahashi de la Universidad de Kanazawa. Los dispositivos ecológicos como el propuesto proporcionan más formas de recolectar energía del sol y acercarnos a un futuro más verde.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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