Los investigadores de la Universidad de Rice han creado un dispositivo eficiente y de bajo costo que divide el agua para producir combustible de hidrógeno.
La plataforma desarrollada por el laboratorio de Brown School of Engineering del científico de materiales de arroz Jun Lou integra electrodos catalíticos y células solares de perovskita que, cuando son activadas por la luz solar, producen electricidad. La corriente fluye hacia los catalizadores que convierten el agua en hidrógeno y oxígeno, conUna eficiencia de luz solar a hidrógeno de hasta el 6,7%.
Este tipo de catálisis no es nuevo, pero el laboratorio empaquetó una capa de perovskita y los electrodos en un solo módulo que, cuando se deja caer al agua y se coloca a la luz solar, produce hidrógeno sin más entrada.
La plataforma presentada por Lou, autor principal y compañero posdoctoral de Rice Jia Liang y sus colegas en la revista American Chemical Society ACS Nano es un productor autosostenible de combustible que, dicen, debería ser simple de producir a granel.
"El concepto es muy similar a una hoja artificial", dijo Lou. "Lo que tenemos es un módulo integrado que convierte la luz solar en electricidad que genera una reacción electroquímica. Utiliza agua y luz solar para obtener combustibles químicos".
Las perovskitas son cristales con celosías en forma de cubo que se sabe que cosechan la luz. Las células solares de perovskita más eficientes producidas hasta ahora alcanzan una eficiencia superior al 25%, pero los materiales son caros y tienden a estresarse por la luz, la humedad y el calor.
"Jia ha reemplazado los componentes más caros, como el platino, en las células solares de perovskita con alternativas como el carbono", dijo Lou. "Eso reduce la barrera de entrada para la adopción comercial. Los dispositivos integrados como este son prometedores porque crean un sistema que essostenible. Esto no requiere ninguna fuente de alimentación externa para mantener el módulo en funcionamiento "
Liang dijo que el componente clave puede no ser la perovskita sino el polímero que lo encapsula, protegiendo el módulo y permitiendo que se sumerja durante largos períodos ". Otros han desarrollado sistemas catalíticos que conectan la célula solar fuera del agua a electrodos sumergidos con unalambre ", dijo." Simplificamos el sistema encapsulando la capa de perovskita con una película de Surlyn polímero ".
La película estampada permite que la luz solar llegue a la célula solar mientras la protege y sirve como aislante entre las células y los electrodos, dijo Liang.
"Con un diseño de sistema inteligente, potencialmente puede hacer un circuito autosostenible", dijo Lou. "Incluso cuando no hay luz solar, puede utilizar la energía almacenada en forma de combustible químico. Puede colocar los productos de hidrógeno y oxígenoen tanques separados e incorpore otro módulo como una celda de combustible para convertir esos combustibles nuevamente en electricidad ".
Los investigadores dijeron que continuarán mejorando la técnica de encapsulación, así como las propias células solares para aumentar la eficiencia de los módulos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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