Desarrollan una tecnología capaz de convertir la energía solar en hidrógeno


La Universidad de Baja California confía en poder comercializar el producto en cuatro años, tecnología que permitiría almacenar y transportar la energía captada de la radiación del sol.

Cuando se produce una transferencia de electrones más eficaz se genera de manera simultánea de energía eléctrica y otra sustancia química de interés, como el hidrógeno, a partir de la luz del sol
Un grupo de investigadores de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) han desarrollado un conjunto de tecnologías que aprovechan la energía eléctrica emanada de la radiación solar, así como la obtención de hidrógeno a partir del agua mediante hidrólisis, informa el portal de noticias AlphaGalileo.
El doctor Alejandro Martínez Ruíz, científico de la UABC y titular del proyecto de investigación, ha manifestado que las celdas solares diseñadas por ellos integran nanotecnología para potencializar su eficacia. Han creado materiales semiconductores nanoestructurados a partir de elementos como dióxidos de titanio, zinc o cobre, que han sido recubiertos a su vez con pigmentos biológicos para, posteriormente, integrarlos en los paneles solares.
La combinación del uso de nanoestructuras de dióxidos de titanio y la implementación de una capa de algún colorante orgánico en los paneles solares permite una transferencia de electrones más eficaz en comparación a las celdas convencionales debido a que se suscita un fenómeno conocido como fotoelectroquímica, que consiste la generación simultánea de energía eléctrica y otra sustancia química de interés, por ejemplo el hidrógeno, a partir de la luz del sol.
Al convertir la energía solar en hidrógeno se busca que la energía captada a partir de la radiación solar se pueda almacenar y transportar a diversos sitios. «Mediante este fenómeno podremos romper el esquema de los paneles solares tradicionales que, por lo general, no son tan eficaces para almacenar la energía recolectada», señala el investigador.

Agua dulce y de mar
La electrólisis del agua (su descomposición en hidrógeno y oxígeno) para conseguir solo el hidrógeno se logra gracias a la aplicación de un tipo adecuado de corriente eléctrica sobre dicho elemento. Para lograr la separación del hidrógeno y el oxígeno que integran el agua se requiere un tipo de conductores eléctricos especialmente diseñados para hacer contacto con el agua (conocidos como electrodos).
El grupo de expertos de la UABC ha desarrollado electrodos con base en nanotubos de carbono, con algunas nanopartículas metálicas y semiconductoras provenientes de elementos como platino, paladio y rutenio para lograr la transformación química del agua. «Hemos diseñado tecnologías para la hidrólisis tanto de agua de mar como agua dulce», detalla Martínez.
Martínez Ruíz considera que en un periodo no superior a cuatro años se podría observar un producto comercializable a partir de la propuesta de esta Universidad. Y que complementaría a otras tecnologías de aprovechamiento de energía como la eólica y la de las olas del mar (undimotriz).

 
Fuente: www.abc.es
 
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Gracias a la aplicación de nuevos materiales las celdas solares serán más poderosas

La aplicación de una fina capa de óxido metálico aumenta significativamente el rendimiento de las celdas solares. Así lo ha demostrado recientemente por el profesor Federico Rosei y su equipo en el Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) en Canadá. Esto llevó a los investigadores desarrollar una nueva clase de materiales que comprende elementos tales como bismuto, hierro, cromo, y el oxígeno. Estos materiales “multiferrosos” absorben la radiación solar y poseen propiedades eléctricas y magnéticas únicas.

Esto los hace muy prometedores para la tecnología solar, y también potencialmente útiles en dispositivos como sensores electrónicos y unidades de memoria flash. Los resultados de esta investigación se discuten en un artículo publicado en Nature Photonics por el investigador y autor principal Riad Nechache.
El equipo de investigación del INRS descubrió que al cambiar las condiciones bajo las que se aplica una película fina de estos materiales, las longitudes de onda de luz que son absorbidas pueden ser controladas. Un recubrimiento de triple capa de estos materiales, de apenas 200 nanómetros de espesor, captura diferentes longitudes de onda de la luz.
Este triple recubrimiento convierte la luz en electricidad en un porcentaje mucho mayor que los ensayos anteriores realizados con una sola capa del mismo material. Con una eficiencia de conversión del 8.1 por ciento reportado por Nechache y sus coautores, significa un gran avance en el campo.
El equipo prevé actualmente la adición de este revestimiento a las celdas solares monocristalinas tradicionales (actualmente disponible en el mercado). Ellos creen que podría aumentar la eficiencia solar de un 18 por ciento actual a un 24 por ciento y al mismo tiempo incrementar la vida útil de la celda solar.
Como esta tecnología incluye procesos sencillos y los materiales que emplea son abundantes y estables, los nuevos paneles fotovoltaicos resultantes, serán más potentes y costarán menos. Esto significa que el gran avance del equipo del INRS puede hacer que sea posible ponga a las celdas fotovoltaicas de silicio a la vanguardia del mercado de la energía solar.

 
Fuente: www.solardaily.com
 

Bajar los costos, el gran objetivo en la fabricación de celdas solares

Una tecnología de celdas fotovoltaicas que intenta desbancar desde hace décadas a las de silicio, preponderantes en el mercado de la energía solar, ha recibido un empujón hacia el éxito con el anuncio de que se puede reemplazar uno de sus costosos componentes, por otro utilizado, entre otras cosas, en la fabricación de tofu, el alimento de origen asiático, y en sales para el baño. 

Las celdas de teluro de cadmio son mucho más finas y tienen un costo por vatio más bajo que las de silicio pero necesitan la adición de otro compuesto, habitualmente el cloruro de cadmio, una sal soluble en agua, para aumentar su eficiencia hasta hacerlas rentables, explicaron, en la cumbre de científicos europeos ESOF, investigadores de la Universidad de Liverpool Gran Bretaña.

Jonathan Major, que ha dirigido el trabajo, señaló que, tras los experimentos que han hecho, apuestan por cambiar el cloruro de cadmio por un compuesto mucho más barato: el cloruro de magnesio, que se extrae del agua marina y que se aplica fácilmente. Los resultados de la investigación se publican en la revista Nature e indican que la eficiencia de conversión de energía solar en electricidad ronda el 13% si se utiliza cualquiera de los dos compuestos. Sin embargo, todavía queda por probar la estabilidad de estas nuevas celdas para poder continuar hacia su producción comercial.

“Si queremos que la energía solar fotovoltaica compita con la procedente de combustibles fósiles debe bajar su costo por vatio generado y este es un paso más hacia ese objetivo”, aseguró Major.
Los experimentos han mostrado que, curiosamente, el magnesio ya estaba presente en las celdas fabricadas con el compuesto tradicional. Procedía del sustrato de vidrio y no afectaba a su funcionamiento. Sin embargo, otros cloruros que se han probado sí afectan a su comportamiento, al introducir impurezas activas eléctricamente. 

Fuente: www.elpais.com
 

China podría estar ganando la carrera en reducir costos al producir energía solar

Muchas personas, incluso los defensores a ultranza de la energía solar, no son conscientes de lo cerca que estamos de alcanzar un hito fundamental en la industria. Dentro de un período relativamente corto de tiempo, la electricidad generada mediante energía solar será plenamente competitiva en costos contra la electricidad producida mediante carbón – al menos si los gobiernos de los dos mayores países consumidores de energía del mundo llegan a un acuerdo.

Tanto los EE.UU. y China tienen un objetivo declarado de reducir el coste de la electricidad generada solar a ese nivel, y rápidamente. El avance en este rubro en cada país, habla mucho acerca de cómo funciona cada sistema económico.

En los EE.UU., a pesar de las quejas de algunos con respecto al control gubernamental que se está llevando a cabo, la iniciativa privada y el libre mercado todavía gobiernan. El Departamento de Energía lanzó la iniciativa SunShot en 2011, con el objetivo de reducir el costo de la energía solar para ser plenamente competitiva con las fuentes convencionales de energía a finales de esta década. Los fondos del programa de becas, garantiza incentivos para fomentar la investigación en el sector privado, lo que mejorará la eficiencia y reducirá el costo de la energía solar.
China, frente a la necesidad de lograr lo mismo en el menor tiempo posible, adoptó un enfoque diferente. De una manera más acorde con su historia y su actual sistema económico, están superando el problema de frente, con montones de dinero en efectivo hasta que se logre el resultado deseado.
Michael Sankowski sostiene que, impulsada por la preocupación de los altos niveles de contaminación y de seguridad nacional, el gobierno chino hizo una pregunta en la década del 2000: “¿Cuánto cuesta hacer la energía solar más barata que la energía producida con carbón?”. La respuesta se basa en la ley de Swanson la cual menciona que “cada duplicación de la producción industrial de células fotovoltaicas lleva parejo, aproximadamente, una disminución del 20% del precio”. Prueba de esa teoría, son los bajos niveles de producción en ese momento, sólo habría costado alrededor de 10 mil millones dólares – un precio pequeño a pagar por la oportunidad de generar energía limpia y barata que no depende de la importación de carbón desde Australia.
Cuando se pudo apreciar que la predicción de la ley de Swanson funcionaba, a la par de duplicar la capacidad, el gobierno chino intensificó sus esfuerzos. Como resultado,Suntech espera que la meta de reducir costos se pueda alcanzar para el año 2016 o 2017 a más tardar. Así es: 2016, tan sólo un par de años. Por supuesto, Suntech tiene interés en exagerar un poco, pero aún así, está increíblemente cerca esa fecha.
Según la Administración de Información de Energía de EE.UU., el carbón representó el 69% de la producción de energía de China en el año 2011. El costo comparativo de la energía solar y un gobierno centralizado comprometido con el cambio, hará que esa cifra sea irrisoria en unos pocos años.
Hay que tener en cuenta que la reducción del coste de la electricidad solar en comparación con la generación por carbón en China no tiene el mismo costo que en Estados Unidos, y la electricidad generada por carbón, en particular, es más caro en China que en los EE.UU.
SunShot también ha tenido éxito y reclama una reducción del 60 por ciento en el costo desde su creación hace tres años. Muchos creen que su objetivo era llevar a la energía solar a un costo de $ 0,06 por kilovatio hora (kWh), lo cual se se podría lograr para el año 2018. Parte de esa reducción de costes se lo debe a China y su aumento de producción gradual y de capacidad, a un ritmo tal que logró inundar el mercado con celdas fotoeléctricas, pero también ha habido avances tecnológicos durante todo ese tiempo.
Se puedes discutir todo el día acerca de cuál es el enfoque correcto. La historia nos muestra que la innovación en el sector privado es el agente de cambio más eficaz y de larga duración que hay, pero el enfoque de China de los altos subsidios con un aumento masivo en la capacidad de producción fotovoltaica ha sido eficaz. Desleal, miope y perjudicial, tal vez, pero eficaz, no obstante.
Las economías ‘lideres’ puede ser terribles en algunos aspectos, pero cuando es necesario encontrar una solución para un problema – como en esté caso de recursos energéticos, naturales y/o ambientales – pueden trabajar en lo que sea necesario para resolverlo.
Esta claro que por medio de la innovación y el incremento de la capacidad, el costo de la energía solar se ha reducido considerablemente en los últimos años y lo seguirá haciendo. Según los hechos, parece probable que el costó comparativo de generación de energía solar contra la del carbón en los próximos años sea prácticamente la misma; entonces los días en que la energía renovable – energía barata y limpia – domine en los dos mercados mas grandes del mundo, podrían estar más cerca de lo que piensas.
 
Fuente: www.omarsaurio.tumblr.com/
 

La revolución en la energía solar fotovoltaica: Llega el Grafeno

Pablo Jarillo-Herrero es un físico español que recibió en Washington el galardón presidencial para jóvenes científicos por su investigación de las propiedades electrónicas y ópticas de nuevos materiales como el grafeno. Este premio, además de llevar a sus arcas un millón de dólares, fue un grato reconocimiento a su labor en el campo de la ciencia y la ingeniería.

Actualmente Pablo Jarillo–Herrero cuenta con un equipo de 20 investigadores más que trabajan desde el 2008 en el Departamento de Física del MIT (Massachusetts Institute of Technology) estudiando nuevos  materiales. Jarillo-Herrero comenta que “el grafeno tiene un mecanismo de captación de energía que no ocurre en otros materiales, lo que podría permitir que se utilice en sistemas de recolección de energía más eficientes”. Además, también comentó que “podría ayudar a que la electrónica sea más rápida y eficiente y así, evitar o moderar el calentamiento que sufren ahora las computadoras”.

Lo más esperanzador de este descubrimiento es que también se pueden aplicar a los paneles solares, donde permanentemente se estan estudiando sus posibles aplicaciones: “ya hay empresas que lo emplean en celdas solares como un material conductor transparente, como fotodectector y en nanocompuestos mecánicos porque es el material más fuerte que existe”, explicaba Pablo Jarillo–Herrero.

En 2010, los científicos Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física gracias a sus revolucionarios descubrimientos sobre el Grafeno. Es que este material tiene numerosas propiedades por lo que se estima que revolucionará la tecnología, aunque todavía está por llegar a su aplicación masiva. Hasta ahora, esta alotropía del carbono se ha usado como complemento del silicio, pero se cree que cerca del 2024 podría llegar incluso a sustituirlo no solo en la microelectrónica, sino  también en el sector de la fabricación de dispositivos fotodetectores y colectores de energía como afirma una investigación del MIT donde se ha logrado que el grafeno transforme energía lumínica en energía eléctrica.

En el MIT se propusieron someter una lámina de Grafeno a la luz de un láser. Descubrieron que en el material aparecieron dos regiones con diferentes propiedades eléctricas. Para su sorpresa, esto también provocó una diferencia de temperatura entre ambas zonas de material que hizo que se generase una corriente eléctrica. De ahí se observó que el Grafeno, al ser iluminado por un láser, los electrones de su estructura que eran calentados por la luz circulaban en la corriente generada, pero el núcleo de carbono de la estructura del material permanecía frío e inalterado.

Por otra parte, estos resultados ya se había podido observar pero en unos escenarios totalmente distintos, por ejemplo: ante temperaturas extremadamente bajas o cuando se bombardean intensamente con un láser de alta potencia. Sin embargo, en este caso el fenómeno apareció a temperatura ambiente y con una luz que no era más intensa que la luz del sol.

De esta forma el grafeno luego de ser expuesto a una fuente lumínica empezó a producir corriente eléctrica de manera inusual los investigadores asumieron que se debía a un efecto fotovoltaico y en su momento lo despreciaron. Pero analizando detenidamente este descubrimiento podría llevar a muchas mejoras en los dispositivos fotodetectores y lo que es más importante, podría traer una nueva generación de placas solares.

Aunque este fenómeno es muy nuevo y todavía es difícil predecir su aplicación, se piensa que el grafeno será la solución a un gran abanico de problemas actuales. Sobre todo, en el campo de energía solar. Este material podría tener aplicaciones como fotodetector, puesto que podría reaccionar ante un intervalo de energía bastante amplio, desde la luz visible hasta los infrarrojos. También podría funcionar como recolector de energía solar, ya que es capaz de responder a un intervalo amplio de longitudes de onda en contraposición a los materiales habituales que únicamente responden a longitudes de onda concretas.

Habrá que ser pacientes y esperar, ya que los avances en este tema son continuos y no se detienen. Seguiremos a la espera de más novedades al respecto.