Nanotubos solares: la energia del futuro

[Merchorito]

Lo que vemos como un gran esfuerzo para cambiar nuestra forma de usar la energía en la actualidad podría ser uno de los mayores descubrimientos del siglo XXI. Tras investigaciones y pruebas, científicos han encontrado lo que parece ser una respuesta a la falta de combustible y energía: un nuevo uso de la energía solar.

El descubrimiento del MIT podría llevar a la creación de una especie de "combustible solar" que estará al alcance de la mano, además será recargable y podría cambiar la forma en que usamos la energía solar y de otros tipos. De momento no se ha creado la dichosa sustancia, así que esperemos no tarde mucho.

Salu2

http://tecnomagazine.net/2011/07/20/nanotubos-solares-la-energia-del-futuro/

[Alejandro Quilez]

Gracias por el aporte, es bastante interesante, espero amplien la noticia pronto.


 

[Telescopio]

En realidad la noticia está ya "ampliada" lo que ocurre es que la fuente que ha puesto Merchorito (por cierto, bienvenido) no es la original, sino una de tantas webs y medios que se limitan a replicar sin ton ni son entradillas de artículos de otros medios.

El artículo (seguid los enlaces) fue publicado en la web de la revista arstechnica.com hace un par de días y a su vez reproducido integramente por la revista Wired, aunque cambiándole el título.

http://arstechnica.com/science/news/2011/07/a-new-fuel-that-reversibly-stores-solar-energy.ars

http://www.wired.com/wiredscience/2011/07/nanotube-solar-battery/

Os reproduzco el texto en inglés y un breve resumen en español (ahora mismo es ya un poco tarde y no tengo ganas de meterme en traducciones técnicas completas):


WIRED SCIENCE / ARSTECHICA

Solar-Charged Nanotube Fuel May Replace Batteries

Since the 1970s, chemists have worked on storing solar energy in molecules that change state in response to light. These photoactive molecules could be the ideal solar fuel, as the right material should be transportable, affordable, and rechargeable. Unfortunately, scientists haven't had much success. One of the best examples in recent years, tetracarbonly-diruthenium fulvalene, requires the use of ruthenium, which is rare and expensive. Furthermore, the ruthenium compound has a volumetric energy density (watt-hours per liter) that is several times smaller than that of a standard lithium-ion battery.

Alexie Kolpak and Jeffrey Grossman from the Massachusetts Institute of Technology propose a new type of solar thermal fuel that would be affordable, rechargeable, thermally stable, and more energy-dense than lithium-ion batteries. Their proposed design combines an organic photoactive molecule, azobenzene, with the ever-popular carbon nanotube.

Before we get into the details of their proposal, we'll quickly go over how photoactive molecules store solar energy. When a photoactive molecule absorbs sunlight, it undergoes a conformational change, moving from the ground energy state into a higher energy state. The higher energy state is metastable (stable for the moment, but highly susceptible to energy loss), so a trigger—voltage, heat, light, etc.—will cause the molecule to fall back to the ground state. The energy difference between the higher energy state and the ground state (termed ΔH) is then discharged. A useful photoactive molecule will be able to go through numerous cycles of charging and discharging.

The challenge in making a solar thermal fuel is finding a material that will have both a large ΔH and large activation energy. The two factors are not always compatible. To have a large ΔH, you want a big energy difference between the ground and higher energy state. But you don't want the higher energy state to be too energetic, as it would be unstable. Instability means that the fuel will have a small activation energy and be prone to discharging its stored energy too easily.

Kolpak and Grossman managed to find the right balance between ΔH and activation energy when they examined computational models of azobenzene (azo) bound to carbon nanotubes (CNT) in azo/CNT nanostructures. According to their calculations, placing azobenzene on carbon nanotubes will stabilize both the ground and higher energy states. There is a decent energy gap between the two states, meaning a good ΔH. Second, stabilizing the higher energy state means that the activation energy is large enough to give the photo-excited azo/CNT material a relatively long half life (over one year).

In terms of energy storage, the azo/CNT nanostructures outdo lithium-ion batteries. Kolpak and Grossman calculate that the azo/CNT system will have volumetric energy densities of about 690 watt-hours per liter; lithium-ion batteries range from 200 to 600 watt-hours per liter. For comparison, azobenzene alone has a volumetric energy density of only about 90 watt-hours per litter.

Kolpak and Grossman's proposed azo/CNT system could be adapted for use with other photoactive molecules, as it appears that placing them on carbon nanotubes enhances their energy storage properties. This is perhaps the most important result from their work.

While Kolpak and Grossman have presented a promising new approach to making solar thermal fuels, there are potential drawbacks, and the fact that they haven't actually created the substance isn't even the most substantial. The energy stored in the azo/CNT system can only be released as heat. If you want to use the stored energy to power electrical devices, you would need to convert the heat to electricity. This adds a step that requires more equipment and can result in energy loss during the conversion.

Resumiendo: Alexie Kolpak y Jeffrey Grossman, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, han propuesto un nuevo sistema para el aprovechamiento eficiente de energía solar térmica que combina una molécula orgánica fotoactiva, el azobenceno, con los famosos nanotubos de carbono. Esta nueva sustancia propuesta (todavía no ha pasado de modelo) conocida abreviadamente como AZO /CNT, superaría a la actual tecnología de litio que se emplea en las baterías más eficientes, presentando densidades volumétricas de energía de alrededor de 690 vatios-hora por litro, frente a los 200-600 vatios hora de la tecnología de iones de litio. Por comparación, el azobenceno por sí mismo presenta  densidades de 90 vatios-hora por litro, y podría combinarse con otras moléculas fotoactivas en los nanotubos. Ahora bien, dado que esta todavía hipotética sustancia liberaría energía a través del calor y que este debería a su vez ser transformado en electricidad, habrá que investigar mucho para reducir las pérdidas.

Vamos, que estamos ante una fase muy inicial de una línea de investigación de gran interés para el futuro. Pero todavía es pronto para lanzar las campanas al vuelo.

Saludos

[Merchorito]

jaja muchas gracias  eske no me di cuenta de que habia un en lace en la pagina que he puesto yo el enlace!!