Mientras las células solares y turbinas de viento son los dispositivos que mucha gente piensa para la producción de electricidad fuera de la red, el desarrollo de la práctica de la fotosíntesis artificial para la creación de hidrógeno a través de la disociación del agua con energía solar podría alterar radicalmente la forma de producir energía a nivel local.
Como parte de la búsqueda en curso de este objetivo, los investigadores de Jülich afirman haber creado un sistema de trabajo compacto, autónomo artificial de la fotosíntesis que podrían formar la base para los dispositivos comerciales prácticos.
La fotosíntesis en las plantas y ciertos tipos de algas es el proceso donde la energía luminosa se transforma en energía química para sintetizar hidratos de carbono simples a partir de dióxido de carbono y agua.
En la fotosíntesis artificial, o división de agua fotoelectroquímico, la energía solar se utiliza para dividir moléculas de hidrógeno a partir de agua (o incluso a refinar aún más el metano en algunos sistemas ).
En la fotosíntesis artificial, o división de agua fotoelectroquímico, la energía solar se utiliza para dividir moléculas de hidrógeno a partir de agua (o incluso a refinar aún más el metano en algunos sistemas ).
En este último sistema, al igual que en la mayoría de los otros dispositivos artificiales de fotosíntesis, la fusión de una célula solar y un electrolizador se utiliza para captar la energía solar para dividir el agua en hidrógeno. Una técnica utilizada desde la década de 1970, y la mayoría de la investigación se ha concentrado en aumentar la eficiencia mediante el desarrollo de nuevos materiales absorbedores y catalizadores.
El sistema de Jülich, sin embargo, no tiene por objeto mejorar los componentes utilizados, sino que se concentra en llevar todo el conocimiento material y experimental en conjunto para producir una unidad de trabajo práctico.
El sistema de Jülich, sin embargo, no tiene por objeto mejorar los componentes utilizados, sino que se concentra en llevar todo el conocimiento material y experimental en conjunto para producir una unidad de trabajo práctico.
"Hasta la fecha, la disociación del agua fotoelectroquímico sólo ha sido probado en una escala de laboratorio", dijo Burga Turan uno de los investigadores del proyecto. "Los componentes y materiales individuales se han mejorado, pero en realidad nadie ha tratado de lograr una aplicación real."
Creado por Turan y su colega Jan-Philipp Becker en el Instituto de Investigación de Energía y Clima de Jülich, el equipo ha creado una pequeña unidad, independiente con una superficie de alrededor de 64 cm2 (9,9 en 2), y construido enteramente de bajo costo, con materiales disponibles comercialmente.
Aunque cada unidad es diminutiva de forma individual, el equipo señala que mediante la conexión de un conjunto de unidades básicas, la futura producción comercial hará posible la creación de un sistema fotoelectroquímico de muchos metros cuadrados de tamaño.
Aunque cada unidad es diminutiva de forma individual, el equipo señala que mediante la conexión de un conjunto de unidades básicas, la futura producción comercial hará posible la creación de un sistema fotoelectroquímico de muchos metros cuadrados de tamaño.
"Esta conexión en serie significa que cada unidad alcanza la tensión de 1,8 voltios necesarios para la producción de hidrógeno", dijo Jan-Philipp Becker. "Este método permite una mayor eficiencia en contraste con los conceptos aplicados usualmente en experimentos de laboratorio para la ampliación."
Fuente: Internet
De acuerdo con la conversión de los investigadores de la fotosíntesis natural de la luz solar en energía, alcanza un máximo de sólo alrededor del 1 por ciento (y otros sistemas artificiales alcanzan un máximo de un 3 por ciento ), por lo que la eficiencia de conversión de la entrada solar para la producción de hidrógeno en el prototipo en torno al 3,9 por ciento podría ser considerada alta en comparación, pero, en términos prácticos, en realidad no lo es.
"Eso no suena como mucho," dijo Bugra Turan. "Pero, naturalmente, esto es sólo el primer borrador para una instalación completa. Todavía hay mucho espacio para la mejora."
De los materiales para células solares más eficientes dados, los investigadores creen que la eficacia de conversión podría alcanzar hasta un 10 por ciento, y con el uso de materiales de perovskita puede ser posible alcanzar eficiencias del 14 por ciento o más.
"Esta es una de las grandes ventajas del nuevo diseño, que permite a los dos componentes principals ser optimizado por separado: la parte fotovoltaica que produce electricidad a partir de energía solar y la parte electroquímica que utiliza esta electricidad para la división de agua", dijo Becker.
El sistema ha sido patentado por los investigadores, y creen que podría ser utilizado con diversos tipos de tecnologías fotovoltaicas de película delgada y una diversa gama de electrolizadores, haciendo que la unidad sea relativamente fácil y práctica para comercializar.
"Por primera vez, estamos trabajando hacia un lanzamiento en el mercado", dijo Becker."Hemos creado la base para hacer esta realidad."
Los resultados de esta investigación fueron publicados recientemente en la revista Nature Communications .
El video a continuación muestra el sistema en acción.
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