Los revestimientos superhidrofóbicos duraderos permiten la energía fotovoltaica escalable en alta mar para la...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería de Energía Renovable Ingeniería de Energía Renovable
• Ciencias ambientales Ciencias ambientales.

Sus antecedentes:

• Los sistemas fotovoltaicos flotantes marinos (MFPV) son vulnerables a la degradación por las altas temperaturas, la humedad y la salinidad.
• La corrosión y el rendimiento reducido son desafíos significativos para la viabilidad a largo plazo de las instalaciones MFPV.
• Es posible que las medidas de protección existentes no aborden adecuadamente los factores estresantes ambientales multifacéticos en entornos marinos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar un nuevo recubrimiento transparente, superhidrofóbico y duradero para sistemas MFPV.
• Evaluar las propiedades protectoras del recubrimiento contra la degradación ambiental y su impacto en la eficiencia de la conversión de energía.
• Para simular el impacto global de este recubrimiento en la generación de energía renovable y la reducción de las emisiones de carbono.

Principales métodos:

• Fabricación de un recubrimiento a nanoescala utilizando nanopartículas de sílice fluorada en una matriz PDMS enlazada.
• Caracterización de las propiedades del recubrimiento, incluido el ángulo de contacto con el agua, la transmitancia y la emisividad infrarroja.
• Prueba de la durabilidad del recubrimiento a través de la exposición al aire libre y pruebas de rociado de sal, junto con mediciones de la eficiencia de conversión fotoeléctrica (PCE).
• Simulaciones globales para proyectar el impacto del despliegue generalizado del recubrimiento en la generación de MFPV y la reducción de carbono.

Principales resultados:

• El recubrimiento logró un ángulo de contacto con el agua de 164°, una transmitancia del 88.8% y una emisividad infrarroja del 95.03%.
• Se mantuvo el 99,09% de la PCE inicial después de 30 días de exposición al aire libre e hidrofobia después de 720 horas de rociado de sal.
• Una prueba de un año en el mundo real confirmó la estabilidad a largo plazo del recubrimiento.
• Las simulaciones predijeron un aumento en la generación anual de MFPV de 200.94 TWh a 359.18 TWh y una mayor reducción de CO2.

Conclusiones:

• El recubrimiento desarrollado ofrece una excelente protección y durabilidad para los sistemas MFPV en entornos marinos hostiles.
• Esta innovación puede mejorar significativamente la eficiencia y la vida útil de las instalaciones MFPV.
• La adopción generalizada de este recubrimiento podría contribuir sustancialmente a los objetivos mundiales de energía renovable y los esfuerzos de mitigación del cambio climático.