Nano copas para energía solar

Según un artículo publicado esta semana es ScienceDaily.com, un nuevo material, conocido como nano flakes, podría revolucionar la transformación de energía solar en electricidad. De ser así, incluso los hogares más modestos podrían utilizar la energía solar y ahorrar dinero en un futuro.

Si las futuras células solares del investigador Martin Aagesen cumplen sus expectativas, tanto nuestra economía como el medioambiente se beneficiarán de su investigación. Menos de un 1% de la electricidad del mundo proviene del sol, debido a la dificultad de transformar la energía solar en electricidad, pero el descubrimiento de Martin Aagesen podría suponer un enorme avance de cara a impulsar el aprovechamiento de la energía solar.

"Creemos que los nano flakes tienen el potencial para convertir hasta un 30% de la energía solar en electricidad, es decir, el doble de lo que convertimos hoy en día", señala Martin Aagesen, Doctor del Nano-Science Center y el Niels Bohr Institute de la Universidad de Copenhagen. Durante el trabajo de su tesis de doctorado, Martin descubrió un nuevo material.

"Descubrí una estructura cristalina perfecta. Es una visión muy extraña. A pesar de ser una estructura cristalina perfecta, pudimos observar que además absorbía toda la luz. Podría llegar a ser la célula solar perfecta", señala Aagesen. El descubrimiento del nuevo material ha despertado mucho interés a nivel internacional y ha dado lugar a un artículo en la revista Nature Nanotechnology.

"Su potencial es inconfundible. Podemos reducir los costes de producción de las células solares porque, gracias al uso de la nanotecnología, utilizamos menos cantidad del caro semiconductor silicio en el proceso. Al mismo tiempo, las futuras células solares aprovecharán mejor la energía solar a medida que la distancia de transporte de energía en la célula solar sea más corta y, por tanto, se pierda menos energía", señala Aagesen, que es también director de la compañía SunFlake que está desarrollando la nueva célula solar.

Fuente: Science Daily

Nanogenerador

Los biosensores inalámbricos que detectan patógenos en el agua y miden la tensión arterial o los biomarcadores del cáncer en el cuerpo están disminuyendo su tamaño hasta dimensiones nanométricas. Para hacerlos funcionar, los investigadores están buscando fuentes de energía igualmente pequeñas. Una tecnología prometedora consiste en nanocables que conviertan la energía mecánica en electricidad.

Ahora, según un artículo publicado esta semana en Technology Review, investigadores de la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign (UIUC), han dado el primer paso hacia la construcción de un nanogenerador hecho de titanato de bario. Hasta ahora, las iniciativas para fabricar nanogeneradores se habían centrado en nanocables de óxido de zinc, pero según el profesor de ingeniería y ciencias mecánicas, Min-Feng Yu, que dirige la investigación en la UIUC, el titanato de bario podría dar lugar a mejores generadores debido a que presenta un mayor efecto piezoeléctrico. Los experimentos de laboratorio demuestran que un nanocable de titanato de bario puede generar 16 veces más electricidad que uno de óxido de zinc a partir de la misma cantidad de vibraciones mecánicas, añade.

Los nanogeneradores podrían conducir a muchos avances: sensores biomédicos impulsados por el torrente sanguíneo o por contracciones musculares, diminutos sensores de gas que funcionen con el viento o las ondas acústicas, detectores patógenos impulsados por el flujo del agua y dispositivos electrónicos portátiles conectados a nanocables en los zapatos. "El concepto de nanogenerador se ha vuelto cada vez más convincente", señala Yi Cui, profesor de ingeniería y ciencias de los materiales de la Universidad de Standford. "Podría funcionar".

En el 2006, un equipo de investigadores dirigido por Zhong Lin Wang, del Instituto Tecnológico de Georgia, demostró, por primera vez, que los nanocables de óxido de zinc podían aprovechar la energía mecánica para generar electricidad. Desde entonces, el grupo de Wang ha realizado muchos progresos, presentando recientemente una matriz de nanocables de óxido de zinc que produce corriente en respuesta a vibraciones ultrasónicas.

Fuente: Technology Review

Batería de papel

Convierten papel en una fuente de energía con nanotubos

Según un artículo publicado esta semana en Newscientist.com, científicos estadounidenses han desarrollado una nueva fuente de energía a partir de papel impregnado con nanotubos de carbono. Los investigadores afirman que este papel, que se puede doblar, enrollar, etc.; se podría utilizar en dispositivos electrónicos flexibles.

La fuente de energía (supercondensador y batería híbrida) ha sido desarrollada por investigadores del Rensselaer Polytechnic Institute, de Troy, Nueva York. Un condensador es como una batería, salvo por el hecho de que, en lugar de depender de una reacción química para almacenar y liberar energía, permite que la carga eléctrica se acumule en una serie de discos conductores separados por un aislante.

Los condensadores convencionales no pueden almacenar mucha energía, pero los investigadores han empezados a investigar con “supercondensadores”, en los que utilizan nanotubos de carbono como electrodos. La amplia superficie de estos nanotubos puede almacenar una cantidad de carga relativamente elevada.

Para lograr que los supercondensadores de nanotubos sean flexibles, Victor Pushparaj y sus colegas cultivaron primero los nanotubos sobre un sustrato de silicio por medio de una reacción química de deposición de vapor. A continuación, disolvieron una mezcla de cloruro y celulosa vegetal y la extendieron entre los nanotubos. Tras despegar el conjunto del sustrato de silicio, lo dejaron sobre un trozo de papel de unas cuantas decenas de micrómetros de grosor, de modo que los nanotubos de carbono se adhirieron a un lado.

Para crear el supercondensador, se pegaron dos hojas de este papel con los nanotubos hacia fuera, recubriendo ambas caras con papel de aluminio como en los colectores actuales. Al aplicar una corriente, el papel almacenó la carga, sirviendo los nanotubos de electrodos y la celulosa de aislante.

Posteriormente, los investigadores utilizaron un método similar para crear una batería flexible. Utilizaron un trozo de papel con nanotubos de carbono como cátodo y evaporaron una capa de litio sobre la otra cara para que hiciese de ánodo. Una vez más lo envolvieron con papel de aluminio, que sirvió como colector de corriente.
Por último, distribuyendo por capas los supercondensadores y las baterías de ion-litio, crearon un dispositivo híbrido en el que se podrían utilizar las baterías para cargar los supercondensadores.

Sin embargo, los supercondensadores y baterías del experimento no todavía no tienen la suficiente densidad de energía como para competir con las baterías convencionales, por lo que Pushparaj señala que el próximo paso será desarrollar diferentes fórmulas de celulosa y electrolitos que incrementen su capacidad de almacenamiento.

Para Joel Schindall, ingeniero eléctrico del MIT, en Boston, EEUU, este trabajo constituye un "desarrollo prometedor", aunque señala que todavía hay que superar algunas dificultades de coste y fiabilidad.

Fuente: New Scientist

El ácido bórico para aumentar la eficacia de los aceites de motor

Según un artículo publicado esta semana en nanowerk.com, la clave para salvar el medioambiente, mejorar nuestra economía y reducir nuestra dependencia de las importaciones de petróleo podría estar en el cajón de las medicinas del hogar.

Científicos del Argonne National Laboratory del Departamento de energía de los EEUU han empezado a combinar partículas infinitesimales de ácido bórico, conocidas en un principio como suave antiséptico y limpiador de ojos, con tradicionales aceites de motor, con el fin de mejorar su lubricidad y aumentar, por tanto, su eficacia energética.

Ali Erdemir, científico senior de la Energy Systems Division de Argonne, se ha pasado cerca de 20 años estudiando las propiedades lubricantes del ácido bórico. En 1991, recibió un “R&D 100 award”, el equivalente a los premios Oscar de la tecnología, por mostrar que las partículas microscópicas del ácido bórico podían reducir considerablemente la fricción entre las piezas de los motores de los automóviles.

Impulsado por la convicción de que podía convertir el ácido bórico en un lubricante aún mejor, Erdemir continuó la búsqueda de la última frontera: un material de fricción cero. Vislumbrando el potencial de la nanotecnología, Erdemir redujo el grosor de las láminas de ácido bórico hasta diez veces y se quedó asombrado con su comportamiento. A continuación, redujo el tamaño de las partículas a 50nm de diámetro, algo que resolvió una serie de antiguos problemas y abrió nuevas posibilidades.

En pruebas anteriores, su equipo había combinado unas partículas de ácido bórico de mayor tamaño con polialfaolefina pura, principal ingrediente en muchos aceites de motor sintéticos. Aunque estas partículas, mejoraron considerablemente la lubricidad del aceite puro, en unas semanas la gravedad había empezado a separar la mezcla. En cambio, utilizando partículas más pequeñas, Erdemir creó una suspensión estable de ácido bórico en aceite de motor.

En pruebas de laboratorio, estas nuevas suspensiones de ácido bórico han reducido hasta dos tercios la cantidad de energía liberada en forma de calor por la fricción. Las consecuencias en el ahorro de combustible no son difíciles de imaginar, señaló Erdemir. "Estamos hablando de una reducción en el consumo de combustible de alrededor de un 4% o un 5%", añadió. "En un día se consumen millones de barriles de petróleo, por lo que si se pudiera reducir esa cifra aunque fuese tan solo un 1%, el impacto económico sería enorme".

Según Erdemir, Argonne está negociando actualmente con fabricantes de lubricantes y materiales para llevar la tecnología del ácido bórico al mercado. Aunque estos nuevos aditivos todavía tienen que pasar una serie de pruebas medioambientales y de seguridad, es probable que estén disponibles en dos años.

Fuente: Nanowerk

Motores de hidrógeno

Nuevo avance en nanotecnología señala a los vehículos impulsados por hidrógeno

Según un artículo publicado el 5 de marzo de 2007 en Nanowerk News, investigadores estadounidenses del Laboratorio Nacional Argonne del U.S. Department of Energy han desarrollado un concepto avanzado en ingeniería catalítica a nanoescala: una combinación de experimentos y simulaciones que acercarán las celdas de combustible de membranas electrolíticas poliméricas para vehículos impulsados por hidrógeno a la comercialización masiva.

Los investigadores Nenad Markovic y Vojislav Stamenkovic publicaron sus resultados el mes pasado en la revista Science (“Improved Oxygen Reduction Activity on Pt3Ni(111) via Increased Surface Site Availability”) y este mes en Nature Materials (“Trends in electrocatalysis on extended and nanoscale Pt-bimetallic alloy surfaces”) acerca del comportamiento de las superficies de aleaciones de platino policristalino y de un solo cristal. Los investigadores descubrieron que las superficies de aleación de platino-níquel nanosegregadas tienen unas propiedades catalíticas únicas, abriendo nuevas posibilidades para el desarrollo de catalizadores del cátodo activos y estables en la práctica en las células de combustible.

Según George Crabtree, director de la División de ciencias de los Materiales de Argonne, el trabajo sistemático desarrollado por Voya y Nenad constituye un paso fundamental en la transformación de la catálisis: de arte empírico a ciencia fundamental.

Los investigadores identificaron una relación fundamental en las tendencias electrocatalíticas de las superficies entre la estructura electrónica de la superficie determinada de forma experimental (el centro de la banda d) y la actividad de la reacción de reducción del oxígeno. Esta relación exhibe un comportamiento "de tipo volcán", donde la actividad catalítica máxima está regida por un equilibrio entre las energías de adsorción de los intermediarios reactivos y la cobertura de superficie de las especies espectadoras. Las tendencias electrocatalíticas establecidas para las superficies extendidas explican el patrón de actividad de los nanocatalizadores y proporcionan una base fundamental para la mejora de los catalizadores del cátodo.

Anteriormente, se había sugerido la existencia de conexiones teóricas entre el comportamiento electrónico y la actividad catalítica, señala Markovic, pero es la primera vez que estas conexiones han sido identificadas de forma experimental. “Hemos identificado una superficie del cátodo capaz de lograr e incluso exceder el objetivo de actividad catalítica con una buena estabilidad”, añade Stamenkovic.

Con una investigación continuada en la que se combine la fabricación a nanoescala, la caracterización electroquímica y la simulación numérica, una nueva generación de sistemas multimetálicos con superficies a nanoescala modificadas está al caer, y las instalaciones del Laboratorio Nacional Argonne permitirán gran parte de esta investigación.

"Esperamos que este programa de investigación proporcionará a la nación mayor seguridad en cuanto a independencia energética y un medioambiente más limpio para las generaciones futuras", señala Markovic.

Fuente: Nanowerk