Energía y medio ambiente

Células solares que podrían generar energía a partir de la lluvia

Células solares que podrían generar energía a partir de la lluvia

El grafeno ha sido objeto de programas de investigación en numerosas instituciones académicas de todo el mundo con respecto a los beneficios de la energía renovable, como los que involucraron a las universidades de Manchester y Abu Dhabi a principios de este año. El material es básicamente una capa única de átomos de carbono dispuestos en una estructura reticular que lo hace 10 veces más fuerte que el acero pero 1000 veces más ligero que una hoja de papel. Tiene un gran potencial para el desarrollo de componentes y aparatos eléctricos y otros elementos, desde sensores y baterías hasta membranas de intercambio iónico con una gama de aplicaciones potenciales que incluyen energía, defensa y tratamiento de agua.

Con respecto a los beneficios potenciales de la energía renovable, los investigadores han descubierto que puede retener la energía mejor que el grafito, lo que significa que puede usarse para el almacenamiento de energía en baterías, en vehículos eléctricos y en celdas de combustible. También se puede utilizar para desarrollar recubrimientos antirreflejos para células solares.

Más recientemente, investigadores de la Ocean University of China en Qingdao han descubierto que el grafeno también puede ayudar a generar energía a partir de las gotas de lluvia. Puede lograrlo porque la lluvia no se compone exclusivamente de agua, sino que también contiene una serie de sales que se pueden dividir en iones positivos y negativos. Esto, a su vez, significa que se puede usar una reacción química simple para aprovechar la energía, usando grafeno para separar los iones cargados positivamente, que incluyen sodio, calcio y amonio, para generar electricidad. Normalmente, cuando una gota de lluvia se asienta sobre la superficie de un panel solar, las diversas sales que contiene significan que puede generar una serie de cargas desequilibradas. La unión de electrones con iones con carga positiva crea un efecto conocido como interacción ácido-base de Lewis.

En teoría, dado que aunque los paneles solares todavía se generan en días nublados, la cantidad de energía generada es menor que en días soleados, si los investigadores pueden desarrollar una célula solar para todo clima que genere electricidad a partir de la lluvia, esto ayudaría enormemente a impulsar la energía solar eficiencia del panel.

Las pruebas aún se encuentran en una etapa temprana hasta ahora, pero los resultados han sido prometedores. Los investigadores lograron generar cientos de microvoltios durante la investigación, logrando 6.53 eficiencia de conversión de energía solar a eléctrica de un panel solar personalizado. El proceso implicó agregar una capa de grafeno a una célula solar sensibilizada que luego se colocó sobre un respaldo transparente de óxido de indio y estaño y plástico. Esto permitió que la celda generara energía tanto del sol como de la lluvia.

En esencia, lo que sucede es que los iones positivos se unen al grafeno formando una doble capa conocida como pseudocondensador. La diferencia de energía entre las dos capas se puede utilizar para generar una corriente eléctrica. El problema es que los iones están presentes en las gotas de lluvia en concentraciones bajas, por lo que existe una pregunta sobre cómo generar suficiente electricidad a partir de concentraciones tan bajas. Los investigadores ahora están trabajando en esto, además de analizar cómo la tecnología puede abordar la variedad de iones que se encuentran en la lluvia.

Otras formas de utilizar el grafeno para aumentar la cantidad de energía renovable de la energía solar incluyen la creación de un material que pueda absorber el calor y la luz ambientales. Esto, a su vez, podría permitir que los paneles solares generen electricidad a partir de la luz solar difusa en interiores.

El estudio actual está disponible para su escrutinio en la revista. Angewandte Chemie.

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