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» » » Descubren cómo hacer células solares que producen combustible y electricidad

Referencia: Science Alert.com .
por Bec Crew, 20 julio 2015
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Un nuevo tipo de célula solar puede convertir el agua líquida en combustible de hidrógeno limpio 10 veces más eficaz que cualquier otra tecnología, y usa unas 10.000 veces menos material en el proceso.

Inventado por unos investigadores de los Países Bajos, el secreto de este nuevo prototipo de células solares son nanocables de fosfuro de galio, capaces de dividir el agua en sus componentes esenciales, hidrógeno y oxígeno, de forma mucho más barata y eficiente que las baterías y materiales semiconductores que se han utilizado en el pasado.

La eficiencia de la tecnología de células solares ha mejorado drásticamente en la última década, y ahora está proporcionando a Alemania, al menos la mitad de sus necesidades energéticas nacionales. A principios de este año, en los Países Bajos, que cubrir un pequeño tramo de 70 metros de carretera con células solares generaba electricidad suficiente para alimentar un hogar durante un año.

En los últimos años, los científicos han ido descubriendo la manera de llevar las cosas un paso más allá, mediante el uso de células solares para que produzcan tanto combustible como electricidad. El sueño es que llegue un día que tan sólo utilicemos nada más que la energía ilimitada del Sol, no sólo para alimentar nuestras casas, sino nuestros coches, trenes y autobuses.

En estudios previos ya se ha demostrado que la conexión de una actual célula solar de silicio a una batería de disociación de agua puede producir combustible de hidrógeno, pero ciertamente, no es un proceso barato para ser una alternativa realista. La opción más prometedora está usando algún tipo de material semiconductor que puede convertir la luz solar en una carga eléctrica, y la división del agua en componentes utilizables, así como en una pila de combustible solar, todo-en-uno, pero los materiales semiconductores no son nada baratos.

Un equipo de Universidad Tecnológica de Eindhoven investigó el potencial del fosfuro de galio (GAP), que es un compuesto de galio y fosfuro que también se utiliza en la producción de las luces LED roja, naranja y verde, y ha demostrado un gran potencial en cuanto a sus propiedades eléctricas. Pero el fosfuro de galio es caro de producir, y cuando se utiliza en grandes planos, no es capaz de absorber la luz solar tan eficientemente como sería necesario para un sistema de célula solar viable. Así que los investigadores intentaron producir una cuadrícula de pequeños nanocables de fosfuro de galio que miden 90 nanómetros de espesor y 500 de largo, y los integraron en la tecnología de células solares existentes.

No sólo terminan usando 10.000 fosfuro de galio menos  que si lo hubieran usado para construir una superficie plana, sino que descubrieron una nueva forma de hacer combustible solar. "Esto inmediatamente impulsó el rendimiento de hidrógeno a un factor de 10 al 2,9 por ciento. Un récord para las células GaP, a pesar de que esto está todavía un poco lejos del 15 por ciento alcanzado por las células de silicio acopladas a una batería."

El equipo sostiene que, no es sólo el rendimiento lo que deberíamos estar buscando en cuanto a lo que se refiere a la producción de combustible solar, sino el costo del sistema, porque si no es más barato que lo que ya conseguimos a partir de combustibles fósiles, nadie va a utilizarlo sin importa cuán mucho mejor sea para el medio ambiente. Su reto ahora es encontrar la manera de aumentar el rendimiento de sus redes de fosfuro de galio para que sus células solares puedan cumplir con este 15 por ciento de rendimiento de la batería.

"Para dichos nanocables necesitámos 10.000 veces menos material de GaP que con las células en una superficie plana. Eso hace a este tipo de células potencialmente mucho más baratas", dice el investigador principal, Erik Bakkers. "Además, el GaP también es capaz de extraer el oxígeno del agua, así que, en realidad, uno tiene una pila de combustible en la que se puede almacenar temporalmente la energía solar. En resumen, para el futuro del combustible solar no podemos ignorar el fosfuro de galio por más tiempo."

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Publicación: Nature Communications.

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