Nanoflores para el almacenamiento de energía y captación de la energía solar

Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte de Estados Unidos han creado estructuras similares a una flor que son de sulfuro de germanio y que pueden llegar a ser una revolución en el campo del almacenamiento de energía, GES o sulfuro de germanio. Se trata de un material semiconductor que tiene pétalos muy finos que ocupan una amplia y extensa superficie. La flor de sulfuro de germanio está resultando ser una promesa tanto para la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de energía como para la fabricación de células solares.

Las “nanoflores” de sulfuro de germanio semejan unas mini-diminutas flores que tienen pétalos de tan sólo 20-30 nanómetros de grosor. Son “nanoflores” que proporcionan, sin embargo, un gran área superficial ocupando una pequeñísima cantidad de espacio. Esta característica física es muy importante ya que permitiría, por ejemplo, aumentar significativamente la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías de ión litio.

En efecto, al ser la estructura más delgada y contar con un área superficial muchísimo más grande, las “nanoflores” podrían contener un número muy elevado de iones de litio por unidad de superficie. Mucho más que el resto de las estructuras que se conocen. Del mismo modo, la estructura de las “nanoflores” podrían contribuir significativamente al aumento de la capacidad para supercondensadores, que también se suelen utilizar para el almacenamiento de energía.

Para crear estas estructuras de sulfato de germanio en forma de flor, lo que hacen los investigadores primero es calentar polvo de sulfato de germanio en un horno hasta que éste se comience a vaporizar. El vapor creado se sopla entonces hacia una zona del horno que, deliberadamente, está más fría para su condensación.

En esta zona, es donde el vapor de sulfuro de germanio se condensa sobre una lámina estratificada que tiene tan de sólo 20 a 30 nanómetros de espesor, y llega a medir hasta 100 micrómetros de largo. A medida que se van añadiendo capas adicionales, las hojas se ramifican desde una capa a la otra, creando un patrón floral muy similar a una flor tan conocida como son la margarita o el clavel.

Para obtener esta estructura, es muy importante controlar el flujo del vapor de sulfuro de germanio de manera que tenga tiempo para que su condensación se extienda en capas, en lugar de agregarse en forma de grumos.

El sulfuro de germanio es un material similar a otros materiales como el grafito, que también se depositan en capas, o en hojas, ordenadas. Sin embargo, el sulfuro de germanio es muy diferente del grafito en lo que se refiere a su estructura atómica.

En efecto, la estructura del sulfuro de germanio es muy buena para captar la energía solar y convertirla después en energía útil. Este hecho hace que sea una estructura muy atractivo para su empleo en la fabricación de células solares, en particular, ya que el sulfuro de germanio es relativamente barato y, además, no es tóxico. Hemos de tener en cuenta que muchos de los materiales utilizados actualmente para la fabricación de células solares son materiales caros y extremadamente tóxicos.

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