Los esfuerzos para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles están avanzando en varios frentes importantes. Dichas iniciativas incluyen investigaciones centradas en la producción más eficiente de combustible de hidrógeno gaseoso mediante el uso de energía solar para descomponer el agua en sus componentes de hidrógeno y oxígeno. Recientemente, en unartículo publicado en la revista Energía natural , el autor principal Yong Yan, profesor asistente en el Departamento de Química y Ciencias Ambientales, informó un avance clave en la ciencia básica esencial para el progreso hacia este objetivo.
El artículo, "Generación de excitones múltiples para reacciones de evolución de hidrógeno fotoelectroquímico con rendimientos cuánticos superiores al 100%", informa sobre el trabajo de investigación que Yan llevó a cabo junto con colegas afiliados al Laboratorio Nacional de Energía Renovable, la Escuela de Minas de Colorado y San DiegoUniversidad Estatal. Esencialmente, crearon lo que se conoce como una célula fotoelectroquímica de puntos cuánticos que catalíticamente logró una eficiencia cuántica para la producción de gas de hidrógeno superior al 100%, en el caso de sus experimentos, una eficiencia cercana al 114%.
Los puntos cuánticos son partículas semiconductoras extremadamente pequeñas de unos pocos nanómetros de tamaño. Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro. En su dispositivo, los puntos cuánticos de sulfuro de plomo reemplazan a los materiales semiconductores como el arseniuro de silicio y cobre, indio y galio. La ventajaes que dicho dispositivo fotoelectroquímico puede, potencialmente, convertir una mayor parte del espectro solar en energía útil.
El dispositivo descrito es capaz de absorber un fotón solar visible y producir dos, o incluso más, electrones a través de un proceso conocido como generación de excitones múltiples, o MEG, que se utilizan para reducir el agua y generar gas hidrógeno. Aunque muchos científicos en todo el mundoestán comprometidos en los esfuerzos para lograr la eficiencia cuántica lo más cerca posible al 100% para la producción de hidrógeno solar, el logro de Yan al exceder directamente este umbral es un avance fundamental significativo. Evidentemente demuestra que el diseño de la célula fotoelectroquímica que describe es mucho más eficiente que un cuánticopunto de células solares con respecto al rendimiento cuántico.
Yan, quien se unió a la facultad de NJIT en 2016, enfatiza que este avance está al nivel de la ciencia solar básica, y que el avance con respecto al rendimiento cuántico no equivale a un aumento sustancial en la conversión final de solar a hidrógenoSin embargo, este aumento dramático en el rendimiento cuántico realizado con un dispositivo fotoelectroquímico de punto cuántico de sulfuro de plomo innovador es un desarrollo importante en varias formas, y como tal es un producto del interés de larga data de Yan en las fuentes de energía renovables, especialmente en novedososaplicaciones de energía solar.
Para Yan, la investigación informó en Energía natural culminó en NJIT después de su trabajo anterior como postdoctorado en la Universidad de Princeton y en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía de EE. UU. En Colorado. El éxito de este esfuerzo de vanguardia fue posible gracias al financiamiento proporcionado, en parte, por NJIT yEl Departamento de Energía.
Yan dice: "Estos resultados presentan la posibilidad de generar más energía de manera más eficiente con un dispositivo de captura solar de este tipo en el futuro. Esto también podría conducir a un cambio fundamental en todo el proceso de producción de combustible de hidrógeno. Ahora podemos obtenercombustible de hidrógeno del agua mediante el uso de electricidad suministrada por centrales eléctricas convencionales que consumen combustibles fósiles, pero al construir sobre el paso básico de lograr una eficiencia cuántica tan alta para la generación de hidrógeno solar, podríamos hacer que el proceso de producción de un combustible 'verde' sea mucho más ecológico.bien."
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nueva Jersey . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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