Crédito:Li et al.
Investigadores de la Universidad de Hebei en China y la Universidad de Hakkaido en Japón han utilizado recientemente un absorbente de luz selectivo para construir un sistema fototérmico que puede generar temperaturas de hasta 288 ° C bajo irradiación solar débil (1 kW m -2 ). Este sistema, presentado en Comunicaciones de la naturaleza , alcanzó una temperatura tres veces superior a la generada por los sistemas tradicionales de catálisis fototérmica.
"Nuestro objetivo inicial era lograr una catálisis fototérmica impulsada por la luz solar al aire libre, pero la calidad de la energía térmica de la conversión solar térmica es demasiado baja, es decir., la temperatura es demasiado baja para ser aplicada, "Yaguang Li, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Por lo tanto, marcamos la dirección de la investigación para mejorar la temperatura de los materiales fototérmicos bajo la irradiación de la luz solar ambiental ".
En la actualidad, la capacidad de absorción de la luz solar de los materiales fototérmicos se está acercando a su límite. Además, CO impulsado por la luz solar ambiental 2 la metanización es imposible de realizar, dado que las temperaturas alcanzadas por los sistemas fototérmicos existentes suelen ser inferiores a 80 ° C tras la irradiación, con mucha energía solar que se está dispersando. Para abordar este problema, Li y sus colegas se propusieron reducir la disipación de calor de los materiales fototérmicos para lograr una mayor concentración de energía térmica en su interior y, en consecuencia, aumentar sus temperaturas.
Cuando discutieron su idea con otros investigadores en el campo, se dieron cuenta de que la radiación térmica es un factor determinante para la disipación de calor en materiales fototérmicos. Sin embargo, como la radiación térmica de todos los materiales fototérmicos es similar a la radiación de cuerpo negro, su radiación térmica no se puede reducir.
Crédito:Li et al.
"Notamos el concepto de absorción de luz selectiva, que es un concepto clásico, propuesto por primera vez por Cabot en la década de 1940, "Li dijo". En 1955, Shaffer y col., publicó la teoría básica y el diseño de recubrimientos selectivos de absorción de luz. Luego, este absorbente de luz selectivo comenzó a producirse en masa, aplicado en calentadores de agua solares y otros campos. Sin embargo, nadie ha introducido este concepto en la catálisis fototérmica, así que decidimos hacer esto. Descubrimos que esto producía un efecto mágico:la catálisis fototérmica se realizaba simplemente mediante la radiación solar exterior ".
En sus experimentos, los investigadores utilizaron un absorbente de luz selectivo industrial simple para construir un reactor catalítico fototérmico. Este sencillo instrumento permite la aplicación de catálisis fototérmica desde una irradiación de luz fuerte hasta una irradiación de luz débil. En otras palabras, este instrumento amplía significativamente la gama de posibles aplicaciones para la catálisis fototérmica.
Li y sus colegas utilizaron el absorbente de luz para crear un sistema fototérmico que puede generar temperaturas notablemente altas. También sintetizaron Y amorfa ultrafina 2 O 3 nanohojas con átomos de níquel individuales confinados (SA Ni / Y 2 O 3 ) y encontraron que presentaban una cantidad sustancial de CO 2 actividad de metanización. Usando el absorbedor de luz selectivo, pudieron lograr un CO 2 eficiencia de conversión del 80% y un CH 4 tasa de producción de 7,5 L m -2 h -1 bajo irradiación de luz solar ambiental.
"En este trabajo, en realidad, solo usamos teorías clásicas y productos factorizados maduros, "Li explicó." Creo que la mayor importancia de este estudio para la ciencia actual es que alienta a los investigadores a ampliar sus horizontes y mejorar la comunicación con la industria. Creo que podría conducir a un tremendo progreso en las aplicaciones científicas ".
En el futuro, el sistema propuesto por Li y sus colegas podría tener aplicaciones interesantes, por ejemplo, sirviendo como plataforma para aprovechar directamente la energía solar dispersa y convertir efectivamente el CO 2 en productos químicos valiosos. Los investigadores ahora planean mejorar aún más el reactor fototérmico utilizado en su estudio. desarrollar nuevos catalizadores que puedan ser más adecuados para la catálisis fototérmica y promover la industrialización de su sistema propuesto.
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