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(noticias nanowerk) La luz del sol es una fuente inagotable de energía y su uso para generar electricidad es una de las piedras angulares de las energías renovables. Más del 40% de la luz solar que incide sobre la Tierra se encuentra en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta; Sin embargo, la tecnología solar actual utiliza principalmente rayos visibles y ultravioleta. La tecnología para aprovechar todo el espectro de la radiación solar (la llamada “utilización total del sol”) está todavía en sus inicios.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Hokkaido, dirigido por el profesor asistente Melbert Jeem y el profesor Seiichi Watanabe de la Facultad de Ingeniería, ha sintetizado materiales a base de ácido tungstico dopados con cobre que pueden aprovecharse completamente con energía solar. Sus resultados fueron publicados en la revista. Materiales avanzados (“Fases optocríticas controladas por defectos, adaptadas al uso puramente solar”).
“Actualmente, los espectros de radiación solar en el rango del infrarrojo cercano y medio, de 800 nm a 2500 nm, no se utilizan para generar energía”, explica Jeem. «El ácido de tungsteno es un candidato para el desarrollo de nanomateriales que potencialmente puedan explotar este espectro porque tiene una estructura cristalina con defectos que absorben estas longitudes de onda».
El equipo utilizó una técnica de fotofabricación que habían desarrollado previamente, la fotosíntesis sumergida de cristalitos, para sintetizar nanocristales de ácido tungstico dopados con diferentes concentraciones de cobre. Se analizaron las estructuras y propiedades de absorción de luz de estos nanocristales; Se midieron sus propiedades fototérmicas, de evaporación de agua fotoasistida y fotoelectroquímicas.
Los nanocristales de óxido de tungsteno dopados con cobre absorben luz en todo el espectro, desde ultravioleta hasta luz visible e infrarroja; La cantidad de luz infrarroja absorbida fue mayor con un dopaje de cobre del 1%. Los nanocristales dopados con 1% y 5% de cobre mostraron el mayor aumento de temperatura (características fototérmicas); Los cristales dopados con 1% de cobre también mostraron la mayor eficiencia de evaporación de agua con aproximadamente 1,0 kg por m2 por hora. El análisis estructural de los nanocristales dopados con cobre al 1% sugirió que los iones de cobre pueden distorsionar la estructura cristalina del óxido de tungsteno, lo que lleva a las propiedades observadas cuando se absorbe la luz.
«Nuestros descubrimientos representan un avance significativo en el diseño de nanocristalitos capaces de sintetizar y aprovechar energía puramente solar», concluye Watanabe. “Hemos demostrado que el dopaje con cobre confiere a los nanocristales de ácido tungstico una variedad de propiedades mediante un uso puramente solar. Esto proporciona un marco para futuras investigaciones en esta área, así como para el desarrollo de aplicaciones”.
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