Un proceso químico común puede ser la clave para aumentar la eficiencia de las celdas solares y pilas de hidrógeno

Las reacciones químicas en la superficie de los óxidos metálicos, tales como el dióxido de titanio y óxido de zinc, son importantes para aplicaciones como las células solares, que convierten la energía solar en electricidad. Ahora, científicos de la Universidad de Washington (UW), han descubierto que un aspecto poco apreciado, anteriormente de estas reacciones podría ser clave en el desarrollo de sistemas de energía más eficientes. Los investigadores han publicado el nuevo hallazgo en la revista ‘Science’.

Estos sistemas podrían incluir, por ejemplo, células solares que produzcan más electricidad a partir de los rayos del sol, o células de combustible de hidrógeno lo suficientemente eficientes para su uso en automóviles, según afirma James Mayer, profesor de Química en UW.

Las reacciones químicas que cambian el estado de oxidación de las moléculas en la superficie de óxidos metálicos se han considerado, históricamente, como una transferencia únicamente de electrones. La nueva investigación muestra que, al menos en algunas de las reacciones, el proceso de transferencia incluye también electrones y protones acoplados.

Este acoplamiento de la transferencia de electrones con la transferencia de protones podría ayudar a reducir las barreras de energía de las reacciones químicas importantes en muchas tecnologías. Además, la nueva perspectiva podría ser también importante para los procesos fotocatalíticos químicos, incluidos los diseñados para el procesamiento de aguas residuales, o la auto-limpieza de superficies, tales como el exterior de edificios situados en áreas de fuerte contaminación industrial.

La investigación se centró, específicamente, en nanopartículas de dióxido de titanio y óxido de zinc. El dióxido de titanio es el pigmento blanco más común, usado en pinturas, recubrimientos, plásticos, y materiales de protección solar. Por otro lado, el óxido de zinc también se utiliza en pigmentos, revestimientos y filtros solares, así como en la fabricación de caucho, hormigón y otros materiales.

El trabajo también podría ser importante en la búsqueda de combustibles más eficientes para los vehículos del futuro. Las baterías de combustible, por ejemplo, transforman el oxígeno atmosférico en agua mediante la adición de protones y electrones y, añadiendo el acoplamiento de electrones y protones, podrían conseguirse baterías más eficientes, permitiendo el remplazo de materiales costosos, como el platino.

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