Celda solar que produce dos tipos de energía: electricidad e hidrógeno

Científicos del Laboratorio Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los Estados Unidos han creado un nuevo dispositivo híbrido de fotosíntesis artificial denominado HEPV (célula híbrida fotoeléctrica y voltaica); por sus siglas en ingles.

Esta celda solar es capaz de generar dos tipos de energía mediante la división del agua (hidrógeno) y la captación de luz solar (energía eléctrica).

Fotosíntesis artificial que utiliza la luz solar para generar combustible de hidrógeno y energía eléctrica

Las perspectivas energéticas del planeta están bajo una creciente presión, consecuencia del consumo excesivo de energía. La energía eléctrica proviene en gran parte aún de procesos que utilizan recursos no renovables (plantas carboeléctricas, de co-generación, etc.); que cada vez se agotan más y que, desde siempre, han generado un impacto negativo en el medio ambiente por la expulsión de gases que provocan parte del efecto invernadero en la atmósfera.

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Científicos del Laboratorio Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los Estados Unidos han creado un nuevo dispositivo híbrido de fotosíntesis artificial

Científicos del Laboratorio Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los Estados Unidos han creado un nuevo dispositivo híbrido de fotosíntesis artificial.

Las energías renovables son ya una necesidad para poder ayudar a cubrir esta demanda con alternativas de producción de energía de una forma limpia, segura y poco impactante en nuestro ambiente. En esta búsqueda de alternativas renovables, los científicos han tratado de recolectar la energía del sol a través de la división del agua; una técnica de fotosíntesis artificial que utiliza la luz solar para generar combustible de hidrógeno a partir del agua.

Pero los dispositivos de división de agua aún no han alcanzado su potencial; pues todavía no hay un diseño para materiales con la combinación correcta de propiedades ópticas, electrónicas y químicas necesarias para que funcionen de manera eficiente.

Como alternativa a esta problemática investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley; agregaron un contacto eléctrico adicional a la superficie posterior del componente de silicio, dando como resultado un dispositivo HPEV con dos contactos en la parte posterior en lugar de solo uno. La salida posterior adicional permitiría que la corriente se divida en dos; de modo que una parte de la corriente contribuya a la generación de combustibles solares y el resto se pueda extraer como energía eléctrica.

Los investigadores realizaron un prototipo para comprobar si la célula híbrida fotoeléctrica y voltaica (HPEC) funcionaría como fue ejecutada en una simulación. Dicho prototipo funcionó para sorpresa de los investigadores, señaló Gideon Segev, autor principal de la investigación.

Las celdas HPEV recolectan electrones sobrantes que no contribuyen a la generación de combustible

De acuerdo con sus cálculos un generador de hidrógeno solar convencional basado en una combinación de silicio (Si) y vanadato de bismuto (BiVO 4 ); generaría hidrógeno con una eficiencia del 6.8 %. En otras palabras, de toda la energía solar incidente que golpea la superficie de una celda; el 6.8 % se almacenará en forma de combustible de hidrógeno; y todo el resto se perderá.

Celda solar que produce dos tipos de energía: electricidad e hidrógeno

Las celdas HPEV recolectan electrones sobrantes que no contribuyen a la generación de combustible. Estos electrones residuales se usan para generar energía eléctrica; lo que resulta en un aumento en la eficiencia de conversión de la energía solar en general, según indica Segev. Por ejemplo, el mismo 6.8% de la energía solar se puede almacenar como combustible de hidrógeno en una célula HPEV hecha de BiVO 4; y otro 13.4 % de la energía solar se puede convertir en electricidad. Esto permite una eficiencia combinada
del 20.2 %, tres veces más que las células de hidrógeno solar convencionales.

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