El revestimiento de grafito hace que las células solares de perovskita sean impermeables - World Energy Trade

El revestimiento de grafito hace que las células solares de perovskita sean impermeables

Los investigadores utilizaron una película de grafito para recubrir las células solares de perovskita e impermeabilizarlas

Los investigadores utilizaron una película de grafito para recubrir las células solares de perovskita e impermeabilizarlas

Investigación, Desarrollo e Innovación
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Una forma más económica, limpia y sostenible de producir hidrógeno a partir del agua utilizando la luz solar es un paso más cerca gracias a una nueva investigación del Centro de Tecnologías Químicas Sustentables de la Universidad de Bath.


Con la presión sobre los líderes mundiales para reducir significativamente las emisiones de carbono para resolver una emergencia de cambio climático, existe una necesidad urgente de desarrollar alternativas de energía más limpia para quemar combustibles fósiles. El hidrógeno es una alternativa de combustible con cero emisiones de carbono que se puede utilizar para impulsar automóviles, produciendo solo agua como producto de desecho.

Se puede hacer al dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, sin embargo, el proceso requiere grandes cantidades de electricidad. La mayoría de la electricidad se produce al quemar metano, por lo que los investigadores de la Universidad de Bath están desarrollando nuevas células solares que utilizan 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 gruesos y pesados, lo que limita sus aplicaciones.



Las células solares de perovskita, que utilizan materiales con la misma estructura 3-D que el óxido de titanio y calcio, son más baratas de fabricar, más delgadas y se pueden imprimir fácilmente en las superficies. También funcionan en condiciones de poca luz y pueden producir un voltaje más alto que las celdas de silicio, lo que significa que podrían usarse en interiores para alimentar dispositivos sin la necesidad de enchufarlos a la red eléctrica.

El inconveniente es que son inestables en el agua, lo que representa 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 Sustentables de la Universidad de Bath, resolvió este problema mediante el uso de un revestimiento impermeable de grafito, el material utilizado en los lápices.

Probaron la impermeabilización sumergiendo las células recubiertas de perovskita en agua y utilizando la energía solar recolectada 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 que emparedaba el abrigo a 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 caro y el proceso de extracción para obtenerlo no es sostenible.

El equipo de Bath, en cambio, utilizó el grafito disponible en el mercado, 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 Perovskita podría hacer que la energía solar sea mucho más asequible para las personas y permitir que las células solares se impriman en las tejas. Sin embargo, en este momento son realmente inestables en el agua: células solares ¡No sirven de mucho si se disuelven bajo la lluvia!"



"Hemos desarrollado un revestimiento que podría impermeabilizar efectivamente las celdas para una amplia gama 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 probados anteriormente".

Las células solares de perovskita producen un voltaje más alto que las células basadas en silicio, pero aún no son lo suficientemente necesarias para dividir el agua utilizando solo células solares. Para resolver este desafío, el equipo está agregando catalizadores para reducir los requisitos de energía necesarios para impulsar la reacción.

Isabella Poli, Marie Curie FIRE Fellow y Ph.D. Un estudiante del Centro de Tecnologías Químicas Sostenibles dijo: "Actualmente, el combustible de hidrógeno se produce quemando 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 energía solar utilizando células de perovskita".

El estudio está publicado en la revista de acceso abierto Nature Communications.

 

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