Conversión fototérmica
ResumenLa generación de vapor a partir de energía solar es un área emergente en el campo de la captación de energía y las tecnologías sostenibles. Los materiales fototérmicos nanoestructurados son capaces de cosechar energía de todo el espectro solar y convertirla en calor con gran eficiencia. Además, los materiales y estructuras para la gestión del calor, así como el transporte masivo, también pasan a un primer plano. Varios grupos han presentado sus materiales y estructuras como soluciones para dispositivos de alto rendimiento, y unos pocos han acoplado de forma creativa otros campos físicos con la energía solar para lograr resultados aún mejores. Este artículo ofrece una revisión sistemática de los últimos avances en el descubrimiento de nanomateriales fototérmicos, la selección de materiales, el diseño estructural y la gestión de masas/calor, así como sus aplicaciones en la desalinización de agua de mar y la producción de agua dulce a partir de aguas residuales con energía solar gratuita. También se analizan los retos técnicos actuales y los posibles desarrollos futuros. Este artículo contribuirá a estimular nuevas ideas y nuevos diseños para los materiales fototérmicos, con vistas a una producción de agua limpia eficiente, práctica y de bajo coste impulsada por la energía solar.
Materiales fototérmicos
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En primer lugar, es importante entender que la energía solar térmica y la energía solar fotovoltaica son dos tecnologías muy diferentes. Como su nombre indica, la tecnología termosolar se utiliza para recoger la luz solar y transformarla en calor que se almacena y más tarde se transforma en electricidad. Los paneles solares, por su parte, utilizan la tecnología fotovoltaica para captar los rayos del sol y convertirlos directamente en electricidad.
La energía solar térmica suele utilizarse para calentar agua. Es una tecnología sencilla: los paneles de su tejado son los colectores de la luz solar, calentando así el líquido de los tubos que luego se transporta a su bombona listo para su uso.
Efecto fototérmico
ResumenLa catálisis por calentamiento solar tiene el potencial de conseguir un consumo de energía artificial nulo, que se ve restringido por las bajas temperaturas de calentamiento solar ambiental de los materiales fototérmicos. Aquí proponemos el concepto de utilizar heteroestructuras de materiales fototérmicos negros (como Bi2Te3) y materiales aislantes de infrarrojos (Cu) para elevar las temperaturas de calentamiento solar. En consecuencia, la heteroestructura de Bi2Te3 y Cu (Bi2Te3/Cu) aumenta la 1 temperatura de calentamiento solar de Bi2Te3 de 93 °C a 317 °C logrando la sinergia de 89% de absorción solar y 5% de radiación infrarroja. Esta estrategia es aplicable a diversos materiales fototérmicos negros para elevar las temperaturas de calentamiento 1 solar de Ti2O3, Cu2Se y Cu2S a 295 °C, 271 °C y 248 °C, respectivamente. El dispositivo basado en Bi2Te3/Cu es capaz de calentar nanohojas de CuOx/ZnO/Al2O3 hasta 305 °C bajo irradiación solar, y este sistema muestra una tasa de producción de hidrógeno a partir de metanol y agua de 310 mmol g-1 h-1, al menos 6 veces superior a la de todos los sistemas solares hasta la fecha, con una eficiencia de conversión de energía solar en hidrógeno del 30,1% y una estabilidad operativa de 20 días. Además, este sistema se amplía a 6 m2 para generar 23,27 m3/día de hidrógeno bajo irradiación solar exterior en primavera, lo que revela su potencial para la fabricación industrial.
Energía solar térmica
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La energía solar térmica suele utilizarse para calentar agua. Es una tecnología sencilla: los paneles de su tejado son los colectores de la luz solar, calentando así el líquido de los tubos que luego se transporta a su bombona listo para su uso.
