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Un paso prometedor hacia la energía solar las 24 horas
Si la energía solar se va a convertir en una fuente principal de electricidad en todo el mundo, necesitaremos formas económicas de almacenar la energía del sol cuando no brille. Un artículo publicado en la revista Ciencias esta semana informa un paso importante hacia dicho sistema. Los investigadores han desarrollado un dispositivo que convierte de manera económica y eficiente la energía de la luz solar en hidrógeno, que se puede utilizar como combustible y se almacena fácilmente.
La energía solar entregada a estos electrodos les permite producir hidrógeno y oxígeno a partir del agua.
miguel graetzel , quien dirige el Laboratorio de Fotónica e Interfaces en la Ecole Polytechnique en Lausana, Suiza, junto con colegas en Corea y Singapur, construyeron un dispositivo que usa electricidad y materiales catalizadores para producir hidrógeno y oxígeno a partir del agua. Este nuevo divisor de agua, como se conocen estos dispositivos, es altamente eficiente, utiliza materiales económicos y abundantes, y es fácil de fabricar.
Los investigadores han estado buscando la división del agua con energía solar durante décadas y, aunque han demostrado un gran rendimiento en una o dos partes de dicho dispositivo, nadie ha construido un sistema completo que sea práctico.
El nuevo dispositivo es notable porque cumple con tres de los cuatro criterios necesarios para un dispositivo práctico: alta eficiencia, bajo costo y el uso de abundantes materiales (para que pueda usarse a gran escala). El siguiente paso es cumplir con el cuarto criterio: confiabilidad. El dispositivo utiliza células solares novedosas de voltaje relativamente alto para generar la electricidad necesaria, junto con nuevos materiales catalizadores económicos basados en níquel y hierro para dos electrodos: uno produce hidrógeno y el otro oxígeno.
Los catalizadores se basaron en trabajos anteriores que mostraban que el hidróxido de níquel es un catalizador prometedor y que agregar hierro podría mejorarlo. Los investigadores agregaron hierro al hidróxido de níquel para formar una estructura en capas y pusieron el catalizador en una espuma de níquel porosa para aumentar el área en la que pueden tener lugar las reacciones, acelerándolas.
Las células solares utilizan un material económico y fácil de fabricar conocido como perovskita, que ha generado entusiasmo en la comunidad de investigadores debido a que las eficiencias han mejorado a un ritmo vertiginoso en los últimos años (consulte Un material que podría hacer que la energía solar sea 'muy barata'). y cristales controlados hacen práctico un nuevo material solar).
El separador solar de agua almacena el 12,3 por ciento de la energía de la luz solar en forma de hidrógeno. Eso puede parecer una cantidad pequeña, pero considere que la mayoría de las células solares convierten solo el 16 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad, sin el paso adicional de convertir esa energía en hidrógeno fácil de almacenar.
Se necesita más trabajo antes de que el dispositivo pueda ser práctico. Por un lado, solo dura unas pocas horas antes de que el rendimiento de la celda solar disminuya rápidamente. Los investigadores no están seguros de por qué los materiales de perovskita se degradan rápidamente, pero han logrado avances, por ejemplo, agregando una capa de carbono o mejorando la forma en que las células solares se sellan contra los elementos. Los investigadores demostraron recientemente una célula solar de perovskita que duró más de un mes.