Los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía de EE. UU. Han desarrollado una célula fotoelectroquímica de prueba de principio capaz de capturar el exceso de energía de fotones que normalmente se pierde al generar calor.
Utilizando puntos cuánticos QD y un proceso llamado Generación de excitones múltiples MEG, los investigadores de NREL pudieron impulsar la eficiencia cuántica externa máxima para la generación de hidrógeno al 114 por ciento. El avance podría impulsar significativamente la producción de hidrógeno a partir de la luz solar alusando la celda para dividir el agua a una mayor eficiencia y menor costo que los enfoques fotoelectroquímicos actuales.
Los detalles de la investigación se describen en el Energía natural papel Generación de excitones múltiples para reacciones de evolución de hidrógeno fotoelectroquímico con rendimientos cuánticos superiores al 100%, en coautoría de Matthew Beard, Yong Yan, Ryan Crisp, Jing Gu, Boris Chernomordik, Gregory Pach, Ashley Marshall y John Turner. Todos son deNREL; Crisp también está afiliado a la Escuela de Minas de Colorado, y Pach y Marshall están afiliados a la Universidad de Colorado, Boulder.
Beard y otros científicos de NREL en 2011 publicaron un artículo en Science que mostró por primera vez cómo MEG permitió que una célula solar superara la eficiencia cuántica al 100 por ciento al producir más electrones en la corriente eléctrica que la cantidad de fotones que ingresan a la célula solar.
"La principal diferencia aquí es que capturamos esa mejora de MEG en un enlace químico en lugar de solo en la corriente eléctrica", dijo Beard. "Demostramos que el mismo proceso que produce corriente adicional en una célula solar también se puede aplicar aproducir reacciones químicas adicionales o energía almacenada en enlaces químicos "
La eficiencia teórica máxima de una célula solar está limitada por la cantidad de energía de los fotones que se puede convertir en energía eléctrica utilizable, con energía de fotones en exceso de la banda de absorción de semiconductores perdida por el calor. El proceso MEG aprovecha las ventajas de la energía de fotones adicional parageneran más electrones y, por lo tanto, potencial químico o eléctrico adicional, en lugar de generar calor. Los QD, que son nanocristales semiconductores esféricos 2-10 nm de diámetro, mejoran el proceso MEG.
En el informe actual, los múltiples electrones, o portadores de carga, que se generan a través del proceso MEG dentro de los QD se capturan y almacenan dentro de los enlaces químicos de una molécula H2.
Los investigadores de NREL idearon una célula basada en un fotoanodo QD de sulfuro de plomo PbS. El fotoanodo involucra una capa de puntos cuánticos de PbS depositados en la parte superior de una pila dieléctrica de dióxido de titanio / óxido de estaño dopado con flúor. La reacción química impulsada por el extralos electrones demostraron una nueva dirección en la exploración de enfoques de alta eficiencia para combustibles solares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :