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Baterías de lluvia

10.04.2016

En los últimos cuatro años, los paneles solares que utilizan grafeno han establecido dos récords de eficiencia. En primer lugar, en 2012, científicos de la Universidad Estatal de Florida (EE.UU.) crearon un prototipo de célula fotovoltaica, que consistía en una oblea semiconductora de silicio recubierta de una capa de grafeno tratado con ácido trifluorometanosulfónico. Ese prototipo mostró una eficiencia del 8,6%. Dos años más tarde, científicos españoles y británicos eliminaron por completo el sustrato de silicio en dicho dispositivo, lo que les permitió aumentar la eficiencia al 15,6 %. Para ello, tuvieron que utilizar grafeno, óxido de titanio y perovskita.

Otro logro en el campo del uso de grafeno para células solares fue un invento reciente de científicos chinos. Su celda fotovoltaica es capaz de generar electricidad en ausencia del sol. El hecho es que cuando el grafeno se coloca en una solución acuosa, su conductividad eléctrica permite que el material se una a un par de iones cargados positivamente con un par de electrones cargados negativamente durante la reacción ácido-base de Lewis. Con esta propiedad, los investigadores pudieron eliminar iones de plomo y colorantes orgánicos de la solución y obtener elementos que producen electricidad tanto del sol como de las gotas de lluvia.

El agua de lluvia no se destila, pero contiene varias sales que se separan en iones con carga positiva y negativa. Cuando el agua entra en contacto con el grafeno, los iones positivos se unen a los electrones en la superficie del grafeno. En este punto, se forma una doble capa de electrones e iones cargados positivamente, formando un pseudocondensador. La diferencia de potencial entre las dos capas resultó ser lo suficientemente grande como para crear una corriente y un voltaje.

Basándose en esta idea, los investigadores crearon en el laboratorio un prototipo de célula solar sensibilizada por colorante recubierta con una fina película de grafeno, que se roció con agua de "lluvia" ligeramente salada. El voltaje del prototipo alcanzó cientos de microvoltios y la eficiencia de convertir la energía solar en energía eléctrica fue del 6,5%.

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Nuevo método para crear baterías potentes 08.05.2024

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Contenido de alcohol de la cerveza caliente. 07.05.2024

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Principal factor de riesgo para la adicción al juego 07.05.2024

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El ruido del tráfico retrasa el crecimiento de los polluelos 06.05.2024

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Batería eléctrica de algas 14.05.2022

Investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) han creado una célula fotovoltaica biológica fiable y renovable basada en cianobacterias. Con él, pudieron cargar continuamente el microprocesador durante un año. Para esto, solo se necesitaba luz y agua.

El sistema, del tamaño aproximado de una batería AA, está hecho de materiales comunes, económicos y en gran parte reciclables. Incluye las algas Synechocystis, que naturalmente recolectan energía solar a través de la fotosíntesis. La corriente eléctrica débil que se genera en el proceso interactúa con el electrodo de aluminio y se utiliza para alimentar el microprocesador.

El nuevo dispositivo fotovoltaico no se descarga de la misma forma que, por ejemplo, una batería de iones de litio, porque utiliza constantemente la luz como fuente de energía. Y, a pesar de que la fotosíntesis requiere luz, el dispositivo puede seguir generando energía incluso en la oscuridad. Otra ventaja es que se puede reproducir fácilmente cientos de miles de veces para alimentar una gran cantidad de dispositivos pequeños.

En el experimento, los científicos utilizaron un elemento para impulsar Arm Cortex M0+, un microprocesador ampliamente utilizado en dispositivos IoT. El Internet de las cosas es una vasta y creciente red de dispositivos electrónicos, cada uno de los cuales consume una pequeña cantidad de energía. Estos dispositivos recopilan e intercambian datos en tiempo real a través de Internet. Usando chips de computadora de bajo costo y redes inalámbricas, muchos miles de millones de dispositivos portátiles son parte de esta red, desde relojes inteligentes hasta sensores de temperatura en plantas de energía.

Alimentar trillones de dispositivos IoT con baterías de iones de litio no sería práctico: requeriría tres veces la cantidad de litio que se produce anualmente en el mundo. Y las celdas fotovoltaicas tradicionales están hechas de materiales peligrosos que tienen un impacto adverso en el medio ambiente.

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