Dispositivos flotantes de perovskita-BiVO para la producción escalable de combustible solar

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las hojas artificiales fotoelectroquímicas (PEC) ofrecen una recolección de luz y una catálisis integradas para la producción de combustible solar.
• Los dispositivos PEC actuales se enfrentan a limitaciones en la escalabilidad y el despliegue debido a los materiales frágiles y pesados y las técnicas de deposición.

Objetivo del estudio:

• Fabricar hojas artificiales ligeras y escalables utilizando sustratos delgados y flexibles y capas protectoras carbonosas.
• Demostrar el potencial para la producción de combustible solar rentable y desplegable.

Principales métodos:

• Fabricación de fotocátodos de perovskita halogenada de plomo en sustratos flexibles de polietileno tereftalato recubiertos de óxido de indio y estaño.
• Integración de catalizadores de platino y cobalto molecular para la reducción de hidrógeno y dióxido de carbono.
• Pruebas de rendimiento, estabilidad y escalabilidad de dispositivos de 1,7 cm2 y 100 cm2.

Principales resultados:

• Se logró una alta actividad de producción de hidrógeno (4.266 μmol H2 g−1 h−1) con un catalizador de platino.
• Se ha demostrado una alta selectividad de CO:H2 (7.2) para la reducción de CO2 utilizando un catalizador molecular de Co.
• Las eficiencias de conversión de energía solar en combustible sin ayuda fueron del 0,58% (H2) y del 0,053% (CO).
• Los dispositivos escalables de 100 cm2 mantuvieron un rendimiento y una estabilidad comparables (~ 24 h) a las contrapartes más pequeñas.
• Los dispositivos flotaron debido a la formación de burbujas, lo que permitió realizar pruebas al aire libre en el agua.

Conclusiones:

• Las hojas artificiales PEC ligeras y flexibles ofrecen una alternativa escalable y desplegable para la producción de combustible solar.
• La capacidad flotante y el diseño ligero permiten aplicaciones potenciales en aguas abiertas, reduciendo la competencia en el uso de la tierra.
• El sistema desarrollado demuestra una actividad comparable a las hojas naturales y las suspensiones fotocatalíticas.