Los investigadores del Imperial College London han inventado una nueva estructura similar a la hoja que puede recolectar y generar energía solar fotovoltaica y producir agua dulce, imitando el proceso que ocurre en plantas reales.
Apodado "Hoja fotovoltaica", la innovación "utiliza materiales de bajo costo que podrían inspirar a una nueva generación de tecnologías de energía renovable".
Los estudios han demostrado que las hojas fotovoltaicas "pueden generar más del 10 por ciento más de electricidad que los paneles solares convencionales, que pierden hasta el 70 por ciento de la energía solar al medio ambiente".
Si se usa de manera efectiva, la invención también podría producir más de 40 mil millones de metros cúbicos de agua dulce por año para 2050.
"Este diseño innovador tiene un gran potencial para mejorar significativamente el rendimiento de los paneles solares al tiempo que proporciona rentabilidad y practicidad", dijo el Dr. Qian Huang, investigador emérito del Departamento de Ingeniería Química y autor del nuevo estudio.
Las hojas artificiales están diseñadas para eliminar la necesidad de bombas, ventiladores, cajas de control y costosos materiales porosos. También proporciona energía térmica, se adapta a diferentes condiciones solares y tolera las temperaturas ambientales.
"La implementación de este diseño innovador de la hoja puede ayudar a acelerar la transición de energía global al tiempo que aborda dos desafíos globales apremiantes: la creciente demanda de energía y agua dulce", dijo Christos Kristal, jefe del Laboratorio de Procesos de Energía Limpia y autor del estudio. Dijo Markides.
Las hojas fotovoltaicas se basan en hojas reales e imitan el proceso de transpiración, lo que permite que la planta transfiera el agua de las raíces a las puntas de las hojas.
De esta manera, el agua puede moverse, distribuir y evaporar a través de las hojas de PV, mientras que las fibras naturales imitan los paquetes de la vena de las hojas, y el hidrogel imita las células de una esponja para eliminar eficientemente el calor de las células PV solar.
En octubre de 2019, un equipo de científicos de la Universidad de Cambridge desarrolló una "hoja artificial" que puede producir un gas puro llamado gas de síntesis utilizando solo luz solar, dióxido de carbono y agua.
Luego, en agosto de 2020, los investigadores de la misma institución, inspirados en la fotosíntesis, desarrollaron "hojas artificiales" flotantes que pueden usar luz solar y agua para producir combustible limpio. Según los informes en ese momento, estos dispositivos autónomos serían lo suficientemente livianos como para flotar y ser una alternativa sostenible a los combustibles fósiles sin asumir tierras como paneles solares tradicionales.
¿Pueden las hojas ser la base para alejarse de los combustibles contaminantes y hacia opciones más limpias y verdes?
La mayor parte de la energía solar (> 70%) que golpea un panel fotovoltaico comercial se disipa como calor, lo que resulta en un aumento en su temperatura de funcionamiento y un deterioro significativo en el rendimiento eléctrico. La eficiencia energética solar de los paneles fotovoltaicos comerciales es típicamente inferior al 25%. Aquí demostramos el concepto de una cuchilla fotovoltaica de poliginaciones híbridas con una estructura de transpiración biomimética hecha de materiales ambientalmente amigables, económicos y ampliamente disponibles para un control y poligeneración de temperatura pasiva efectiva. Hemos demostrado experimentalmente que la transpiración biomimética puede eliminar aproximadamente 590 W/m2 de calor de las células fotovoltaicas, reducir la temperatura celular en aproximadamente 26 ° C a 1000 W/m2 de iluminación y dar como resultado un aumento relativo en la eficiencia energética del 13,6%. Además, las cuchillas fotovoltaicas pueden usar sinérgicamente el calor recuperado para generar calor adicional y agua dulce al mismo tiempo en un solo módulo, aumentando en gran medida la eficiencia general de utilización de la energía solar de 13.2% a más del 74.5% y generando más de 1.1L/ h . / m2 de agua pura.
Tiempo de publicación: agosto-29-2023