Diseñan células solares para producir sintegas

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Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago han diseñado una célula solar capaz de convertir de forma barata y eficiente, el dióxido de carbono atmosférico directamente en un combustible utilizable.

Esta nueva célula solar se comporta en la práctica como las plantas al ser “fotosintética”; como señala Amin Salehi-Khojin; profesor asistente de Ingeniería Mecánica e Industrial en la UIC y autor principal del estudio; permitiendo que una granja solar con esas “hojas artificiales” eliminar cantidades significativas de carbono de la atmósfera y producir combustible de alta densidad energética de manera eficiente.

Entonces, en “lugar de producir energía en una insostenible ruta unidireccional a partir de combustibles fósiles en gas de efecto invernadero, ahora podemos invertir el proceso y reciclar el carbono atmosférico en combustible usando luz solar”, subraya el profesor Amin Salehi-Khojin.

El resultado del proceso de transformación a partir del aprovechamiento de la luz solar en esta nueva célula, es un gas de síntesis o sintegas; una mezcla de gas de hidrógeno y monóxido de carbono, el cual se puede quemar directamente o convertirse en combustible diésel u otros combustibles.

Hasta ahora las distintas investigaciones realizadas para lograr la reducción del CO2 mediante distintos tipos de catalizadores, no han arrojaron resultados positivos y además se han basado en el empleo de costosos metales preciosos.

Salehi-Khojin y su equipo de trabajo se centraron en una familia de compuestos nanoestructurados llamados dicalcogenuros de metales de transición (TMDCs) como catalizadores, vinculándolos con un líquido iónico no convencional como electrolito dentro de uno de dos compartimentos de una célula electroquímica de tres electrodos.

Y el mejor entre los varios catalizadores estudiados resultó ser el diselenuro de tungsteno; el cual se comportó como el “más activo y capaz de romper los enlaces químicos del dióxido de carbono”, indica Mohammad Asadi; investigador postdoctoral de UIC e integrante del equipo. Este nuevo catalizador es mil veces más rápido que los catalizadores de metales nobles y alrededor de 20 veces más barato.

Para Salehi-Khojin, el gran avance es utilizar un fluido iónico denominado etil-metilimidazolio tetrafluoroborato, mezclado con agua al 50-50; esta “combinación de agua y el líquido iónico forma un co-catalizador que preserva sitios activos del catalizador bajo duras condiciones de reacción de reducción”, añade Salehi-Khojin.

La hoja artificial de la UIC se compone de dos células fotovoltaicas de silicio de triple unión de 18 centímetros cuadrados para captar la luz solar; un sistema de co-catalizador de diselenuro de tungsteno y líquido iónico en el lado del cátodo; y óxido de cobalto en el electrolito de fosfato de potasio en el lado del ánodo.

Cuando la luz solar de cien vatios por metro cuadrado, la intensidad media que alcanza sobre la superficie de la Tierra; da energía a la célula, el hidrógeno y el monóxido de carbono borbotean desde el cátodo, mientras que se producen iones de oxígeno e hidrógeno libres en el ánodo.

“Los iones de hidrógeno se difunden a través de una membrana para el lado del cátodo, para participar en la reacción de reducción de dióxido de carbono”, explica Asadi. La tecnología debería ser adaptable, no sólo para su uso a gran escala, como parques solares, sino también para aplicaciones a pequeña escala, según Salehi-Khojin.

Fuente:

https://news.uic.edu/breakthrough-solar-cell-captures-co2-and-sunlight-produces-burnable-fuel

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stacruzricardo

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