La energía solar se puede almacenar convirtiéndola en hidrógeno usando hematita.
La energía solar juega un papel enorme en nuestras vidas. Si podemos aprovecharlo, podemos eliminar la necesidad de combustibles fósiles contaminantes como el petróleo y el gas. Pero el principal desafío al cambiar a la energía solar radica en la disponibilidad variable de luz solar a medida que avanza el día y cambian las estaciones.
Dado que la red eléctrica necesita energía estable a todas horas del día y de la noche, el uso de la energía solar depende de nuestra capacidad para almacenarla. Pero la tecnología actual para almacenar energía solar, las baterías, es inaplicable al almacenamiento de energía solar en las cantidades necesarias para abastecer un sitio de fabricación, un vecindario o una ciudad entera.
Investigadores del Instituto de Tecnología Technion-Israel han logrado un avance científico en el almacenamiento de energía solar, según lo informado por Energy & Environmental Science. Un proyecto dirigido por el profesor Avner Rothschild del estudiante de doctorado de la Facultad de Ciencias de los Materiales del Technion, Yifat Piekner del Programa de Energía de Nancy y Stephen Grand Technion (GTEP ha demostrado que la hematita puede servir como un material prometedor para convertir la energía solar en hidrógeno.
El proceso implica el uso de células solares fotoelectroquímicas, que son similares a las células fotovoltaicas, pero en lugar de producir electricidad, producen hidrógeno utilizando la energía eléctrica (corriente × voltaje) que se genera en ellas. Luego, el poder usa la energía de la luz solar para disociar las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.
El hidrógeno es fácil de almacenar y, cuando se utiliza como combustible, no implica emisiones de gases de efecto invernadero ni de carbono.
Uno de los principales desafíos de las células fotoelectroquímicas es el desarrollo de fotoelectrodos eficientes y estables en un electrolito básico o ácido, que es el entorno químico en el que el agua se puede dividir de manera eficiente en hidrógeno y oxígeno. Aquí es donde entran en juego las células fotoelectroquímicas basadas en hematites. La hematita es un óxido de hierro que tiene una composición química similar a la oxidación. La hematita es económica, estable y no tóxica, y tiene propiedades adecuadas para la división del agua.
Sin embargo, la hematita también tiene sus desventajas. Por razones que aún no están claras, la eficiencia de conversión de fotón a hidrógeno en dispositivos basados en hematita no es ni la mitad del límite teórico para este material. La nueva investigación de Technion se basa en los hallazgos publicados recientemente en Nature Materials y propone una explicación. Resulta que los fotones absorbidos por la hematita producen transiciones electrónicas localizadas que están «encadenadas» a una ubicación atómica específica en el cristal de hematita, lo que los hace incapaces de generar la corriente eléctrica utilizada para la división del agua.
Pero un nuevo método de análisis desarrollado por Piekner y sus colegas de investigación, el Dr. David Ellis del Technion y el Dr. Daniel Grave de la Universidad Ben-Gurion del Negev, se midieron los siguientes datos por primera vez: Eficiencia cuántica en la generación de transiciones electrónicas móviles (productivas) y localizadas (no productivas) en un material como resultado de la absorción de fotones en diferentes longitudes de onda y la eficiencia de separación de huecos de electrones.
Esta es la primera vez que estas dos propiedades (la primera, de naturaleza óptica y la segunda, eléctrica) se han medido por separado, lo que permite una comprensión más profunda de los factores que influyen en la eficiencia energética de los materiales para convertir la energía solar en hidrógeno o electricidad.
El estudio de investigación fue patrocinado por el centro de investigación de la Fundación de Ciencias de Israel para fotocatalizadores y fotoelectrodos para la producción de hidrógeno en el Programa de Alternativas de Petróleo para el Transporte, el Programa de Energía Grand Technion (GTEP) y el Instituto de Nanotecnología Russell Berrie (RBNI) en el Technion.
Fuente: IsraelHayom- Traducido por UnidosxIsrael
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