Separación termoeléctrica y fotoelectroquímica del agua bajo irradiación solar concentrada

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los dispositivos fotoelectroquímicos (PEC) son vitales para la producción de combustible solar en una economía circular.
• Las tecnologías PEC actuales se enfrentan a limitaciones debido a las pérdidas de termatización y al uso ineficiente de fotones de baja energía.
• El calor residual generado durante la conversión de energía solar a menudo no se utiliza.

Objetivo del estudio:

• Investigar la integración de módulos termoeléctricos en reactores PEC para utilizar el calor residual.
• Mejorar la eficiencia de la producción de combustible solar mediante la conversión de energía térmica en potencial eléctrico.
• Para demostrar la división de agua sin ayuda y la mejora de la fotocorriente bajo luz concentrada.

Principales métodos:

• Integración de módulos termoeléctricos con fotoánodos semiconductores (BiVO4, perovskita-BiVO4, hematita y Fe2O3)
• Funcionamiento de los reactores fotoelectroquímicos bajo irradiación concentrada de luz (2-5 soles).
• Medición de la generación de fotocorriente y voltaje para evaluar el rendimiento del dispositivo.

Principales resultados:

• Se ha conseguido la separación del agua sin ayuda con la irradiación solar utilizando un fotoánodo BiVO4 acoplado a un elemento termoeléctrico.
• Se demostró una mejora de la fotocorriente de 1,7 veces para un sistema en tándem de perovskita-BiVO4 a 5 soles.
• Se observó un aumento de 29,7 veces la fotocorriente en los sistemas termoeléctricos-perovskita-Fe2O3 a 5 soles en comparación con los dispositivos sin concentración de luz.

Conclusiones:

• La integración de módulos termoeléctricos ofrece una estrategia universal para mejorar el rendimiento del dispositivo PEC mediante la utilización del calor residual.
• Este enfoque facilita la producción de combustible solar, especialmente bajo luz concentrada, reduciendo el tamaño y el costo del reactor.
• La estrategia de gestión térmica muestra un potencial significativo para avanzar en la generación de combustible solar eficiente y rentable.