Los carbenos de hierro como almacenadores de luz solar: ¿Son los mejores para eso? - World Energy Trade

Los carbenos de hierro como almacenadores de luz solar: ¿Son los mejores para eso?

Estos fotosensibilizadores económicos pueden hacer que la energía solar y la fabricación de productos químicos sean más eficientes.

Estos fotosensibilizadores económicos pueden hacer que la energía solar y la fabricación de productos químicos sean más eficientes.

Investigación, Desarrollo e Innovación
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Estos fotosensibilizadores económicos pueden hacer que la energía solar y la fabricación de productos químicos sean más eficientes. Los experimentos en SLAC ofrecen información sobre cómo funcionan.

Los fotosensibilizadores son moléculas que absorben la luz solar y transmiten esa energía para generar electricidad o impulsar reacciones químicas. Generalmente se basan en metales raros y caros; Por lo tanto, el descubrimiento de que los carbenos de hierro, con el hierro viejo en sus núcleos, también pueden hacer esto, desencadenó una ola de investigación en los últimos años. Pero mientras se descubren cada vez más eficientes carbenos de hierro, los científicos necesitan comprender exactamente cómo funcionan estas moléculas a nivel atómico para poder diseñarlas para obtener el máximo rendimiento. 

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Ahora los investigadores han usado un láser de rayos X en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC (por las siglas en inglés de su antiguo nombre Stanford Linear Accelerator Center) del Departamento de Energía (DOE por sus iniciales en inglés Department of Energy) para observar lo que sucede cuando la luz golpea un carbeno de hierro. Descubrieron que puede responder de dos maneras en competencia, solo una de las cuales permite que los electrones fluyan hacia los dispositivos o reacciones donde se necesitan. En este caso, la molécula tomó el camino productor de energía aproximadamente el 60% del tiempo. El equipo publicó sus resultados el 31 de enero en Nature Communications . 

Para determinar cómo funciona esto, un equipo internacional dirigido por investigadores del Stanford PULSE Institute en SLAC examinó muestras de carbeno de hierro con pulsos de rayos X de la fuente de luz coherente Linac (LCLS Linac Coherent Light Source por sus inicales en inglés) del laboratorio. Simultáneamente midieron dos señales separadas que revelan cómo se mueven los núcleos atómicos de la molécula y cómo sus electrones entran y salen de los enlaces hierro-carbeno. 

  

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Los resultados mostraron que los electrones se almacenaron en los accesorios de carbeno el tiempo suficiente para realizar un trabajo útil aproximadamente el 60% del tiempo; el resto del tiempo regresaron al átomo de hierro demasiado pronto, sin lograr nada. 

Kelly Gaffney, de PULSE, dijo que el objetivo a largo plazo de esta investigación es obtener cerca del 100% de los electrones para permanecer en los carbenos por mucho más tiempo, de modo que la energía de la luz se pueda utilizar para impulsar reacciones químicas. Para hacer eso, los científicos deben encontrar principios de diseño para adaptar las moléculas de carbeno de hierro para realizar trabajos particulares con la máxima eficiencia.  

El investigador postdoctoral PULSE Kristjan Kunnus dirigió el análisis de este estudio, que se llevó a cabo en LCLS y en la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford (SSRL por sus siglas en inglés Stanford Sychroton Radiation Lightsource) de SLAC , ambas instalaciones de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE.

Los investigadores de la Universidad de Lund en Suecia prepararon las muestras para el análisis, y los científicos de la Universidad de Uppsala en Suecia, la Universidad Técnica de Dinamarca, la Universidad de Copenhague, el Centro de Investigación Wigner para Física y ELI-ALPS, ELI-HU Non-Profit Ltd. en Hungría, y Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) en Alemania también contribuyó a la investigación. La financiación principal provino de la Oficina de Ciencia del DOE. 

Noticia de: National Accelerator Laboratory SLAC / Traducción libre del inglés por World Energy Trade 

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