Una forma más barata, más limpia y más sostenible de hacer combustible de hidrógeno a partir del agua usando la luz solar está un paso más cerca gracias a una nueva investigación del Centro de Tecnologías Químicas Sostenibles de la Universidad de Bath.
Con la presión sobre los líderes mundiales para reducir las emisiones de carbono de manera significativa para resolver una emergencia por el cambio climático, existe una necesidad urgente de desarrollar alternativas de energía más limpias para quemar combustibles fósiles. El hidrógeno es una alternativa de combustible con cero emisiones de carbono que puede usarse para impulsar automóviles, produciendo solo agua como producto de desecho.
Se puede hacer dividiendo el agua en hidrógeno y oxígeno, sin embargo, el proceso requiere grandes cantidades de electricidad. La mayor parte de la electricidad se produce quemando metano, por lo que los investigadores de la Universidad de Bath están desarrollando nuevas células solares que usan energía de la luz directamente para dividir el agua.
La mayoría de las células solares actualmente en el mercado están hechas de silicio, sin embargo, son caras de fabricar y requieren una gran cantidad de silicio muy puro para su fabricación. También son bastante gruesas y pesadas, lo que limita sus aplicaciones.
Las células solares de Perovskita, que usan materiales con la misma estructura 3D que el óxido de titanio y calcio, son más baratas de fabricar, más delgadas y pueden imprimirse fácilmente en superficies. También funcionan en condiciones de poca luz y pueden producir un voltaje más alto que las células de silicio, lo que significapodrían usarse en interiores para alimentar dispositivos sin la necesidad de enchufarlos a la red eléctrica.
La desventaja es que son inestables en el agua, lo que presenta un gran obstáculo en su desarrollo y también limita su uso para la generación directa de combustibles de hidrógeno limpios.
El equipo de científicos e ingenieros químicos, del Centro de Tecnologías Químicas Sostenibles de la Universidad de Bath, ha resuelto este problema mediante el uso de un revestimiento impermeable de grafito, el material utilizado en los lápices.
Probaron la impermeabilización sumergiendo las células de perovskita recubiertas en agua y utilizando la energía solar cosechada para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Las células recubiertas trabajaron bajo el agua durante 30 horas, diez horas más que el registro anterior.
Después de este período, el pegamento intercalando la capa con las células falló; los científicos anticipan que el uso de un pegamento más fuerte podría estabilizar las células por más tiempo.
Anteriormente, las aleaciones que contenían indio se usaban para proteger las células solares para la división del agua, sin embargo, el indio es un metal raro y, por lo tanto, es costoso y el proceso de extracción para obtenerlo no es sostenible.
En cambio, el equipo de Bath utilizó grafito comercialmente disponible, que es muy barato y mucho más sostenible que el indio.
La Dra. Petra Cameron, Profesora Principal de Química, dijo: "La tecnología de células solares de Perovskita podría hacer que la energía solar sea mucho más asequible para las personas y permitir que las células solares se impriman en tejas. Sin embargo, en este momento son realmente inestables en el agua -¡Las células solares no son muy útiles si se disuelven bajo la lluvia! '
"Hemos desarrollado un recubrimiento que podría impermeabilizar efectivamente las celdas para una variedad de aplicaciones. Lo más emocionante de esto es que utilizamos grafito disponible en el mercado, que es mucho más barato y más sostenible que los materiales previamente probados".
Las células solares de Perovskita producen un voltaje más alto que las células a base de silicio, pero aún no son lo suficientemente necesarias para dividir el agua usando solo células solares. Para resolver este desafío, el equipo está agregando catalizadores para reducir el requerimiento de energía necesario para impulsar la reacción.
Isabella Poli, becaria Marie Curie FIRE y estudiante de doctorado del Centro de Tecnologías Químicas Sostenibles, dijo: "Actualmente, el combustible de hidrógeno se produce al quemar metano, que no es ni limpio ni sostenible".
"Pero esperamos que en el futuro podamos crear combustibles limpios de hidrógeno y oxígeno a partir de la energía solar utilizando células de perovskita".
La investigación se realizó en colaboración con el equipo ESPECÍFICO de la Universidad de Swansea.
El estudio se publica en la revista de acceso abierto Comunicaciones de la naturaleza .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bath . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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