(Phys.org) —Actualmente, una de las formas más eficientes de almacenar energía solar es transferir la energía a catalizadores que dividen el agua en hidrógeno y oxígeno. Luego, el hidrógeno puede usarse como combustible o luego recombinarse con oxígeno para producir agua y liberar electricidad cuando sea necesario.

Sin embargo, Uno de los problemas con el uso de agua para almacenar energía solar es que los catalizadores están hechos de elementos abundantes en la tierra (como manganeso, cobalto, y níquel) que se corroen en agua con un pH neutro. Para abordar este problema, Los investigadores han diseñado catalizadores autocurativos que pueden regenerarse a sí mismos en presencia de otros elementos, tales como iones fosfato o borato cargados negativamente.

Una de las características notables de los catalizadores autorreparables es que, mientras estén en funcionamiento, no hay límite para el número de veces que pueden curarse a sí mismos.

Ahora, en un nuevo artículo publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , dos de los investigadores que han desarrollado el catalizador de autocuración, Cyrille Costentin en la Universidad Paris Diderot y Daniel G. Nocera en la Universidad de Harvard, han investigado cómo funciona este proceso a un nivel más detallado.

"Este documento proporciona un modelo cuantitativo para la autocuración, "Nocera dijo Phys.org . "En realidad, se extiende más allá de la energía y proporciona una hoja de ruta para el diseño de cualquier catalizador autorreparable. El conjunto de reglas es el autoensamblaje y la catálisis. Si la entrada de energía para el funcionamiento del catalizador es mayor que la del autoensamblaje, entonces el catalizador debería ser autocurativo. Por tanto, los principios desarrollados en este documento son generales ".

Como muestran los investigadores en su trabajo, un catalizador puede autocurarse si el proceso de autocuración requiere menos energía que la necesaria para el funcionamiento normal del catalizador. Una forma sencilla de controlar el proceso de autocuración es ajustar el pH de la solución, ya que la cantidad de energía requerida para estos dos procesos depende del pH.

Los investigadores muestran que existe una "zona de autocuración" de pH crítico que depende de varios factores, en particular, la geometría de la celda de separación de agua y la concentración de tampón de fosfato o borato. Afortunadamente para aplicaciones prácticas, los investigadores muestran que la autocuración puede ocurrir en una amplia gama de valores de pH, incluso a un pH neutro para geometrías celulares típicas y concentraciones de tampón, lo que permite que la mayoría de las fuentes de agua naturales se utilicen para almacenar energía solar.

Dado que se espera que gran parte de la demanda futura de energía renovable provenga de personas de bajos ingresos, países en desarrollo, La capacidad de utilizar fuentes de agua naturales locales en lugar de agua pura para almacenar energía solar ofrecerá una gran ventaja para implementar la tecnología de manera rentable y a gran escala. Los investigadores planean trabajar hacia este objetivo en el futuro.

"La siguiente etapa es la creación de prototipos, ", Dijo Nocera." Estamos utilizando este catalizador junto con CO ₂ y N ₂ bacterias fijadoras (artículos de nuestro grupo en Ciencias en 2016 y PNAS en 2017) para fabricar combustibles líquidos y fertilizantes, renovable (usando solo aire, agua, y luz solar como insumos). Estos prototipos se están desarrollando actualmente en la India en este momento ".

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