Posts Tagged ‘nanotecnología’

¿Paneles solares con 80% de eficiencia y trabajan de noche?

08/06/2009

Los paneles solares más caros, diseñados minuciosamente y complicados alcanzan el 40% de eficiencia. Eso significa que por cada rayo de sol que pega en el panel, sólo el 40% es convertido en electricidad.

FUENTE – gstriatum – 16/04/08

Los científicos creen que esto es lo más que pueden alcanzar los paneles solares de silicón, por lo tanto ahora están buscando maneras de hacerlo más barato en vez de más eficiente. Pero de repente, de la nada, aparece Steven Novack del Laboratorio Nacional de Idaho con un barato y doblable panel solar que alcanza eficiencias de hasta el 80%.

La respuesta a esto esta en la nanotecnología. La superficie del material esta impresa con nano antenas que capturan los rayos infrarrojos, el tipo de rayos que están presentes inclusive en las noches. Las antenas de televisión captan energía en ondas muy largas, por lo que para captar ondas pequeñas necesitaron crear antenas muy pequeñas.

El material es muy simple de crear, y los científicos están seguros que la tecnología se puede llevar afuera del laboratorio. Por el momento hay un gran problema, todavía no es posible transmitir la energía que se crea con este método.

Esto es que los electrones que se generan cuando las nano antenas están expuestas al sol, todavía no son capaces de capturarlos. Pero ya están trabajando en como poder capturarlos. Piensan que poniendo un minicapacitador en medio de cada antena podrán exportar la energía generada en el panel solar para poder usarla, y así, tener una gran eficiencia y un precio muy bajo para la nueva generación de paneles.

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Inesperada Mejora en la Eficacia de Nanotubos Para Células Solares

25/05/2009

Un equipo de investigación de la Universidad del Nordeste y el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés), ambos en EE.UU., ha descubierto por casualidad que un residuo dejado por un proceso usado para fabricar conjuntos de nanotubos de dióxido de titanio (un residuo que había pasado desapercibido hasta ahora) desempeña una importante función en la mejora del comportamiento de los nanotubos en las células solares que producen hidrógeno gaseoso a partir del agua.

FUENTE – Amazings.com – 25/05/09

Los resultados del estudio que han realizado tras ese hallazgo fortuito indican que controlando la deposición de potasio sobre la superficie de los nanotubos, los ingenieros pueden lograr ahorros de energía significativos en un nuevo y prometedor sistema energético.

El dióxido de titanio es un compuesto químico versátil mejor conocido por su uso como pigmento blanco. Como tal, se encuentra en productos de muchas clases, desde pinturas a pastas dentífricas y lociones para protección solar.

Hace treinta y cinco años, Akira Fujishima sorprendió a la comunidad electroquímica demostrando que esta sustancia también funciona como un fotocatalizador, al ser capaz de producir hidrógeno a partir de agua, electricidad y luz solar.

En años recientes, los investigadores han estado explorando maneras diferentes de perfeccionar el proceso y crear una tecnología viable comercialmente que, en esencia, transforme la barata luz del Sol en hidrógeno, un combustible no contaminante que puede almacenarse y transportarse.

En el transcurso de una investigación sobre técnicas de fabricación de conjuntos de nanotubos de dióxido de titanio, un equipo de la Universidad del Nordeste efectuó unas mediciones mediante espectroscopia de rayos X en unas instalaciones especiales del NIST. Mientras trabajaban en mediciones de átomos de carbono, los investigadores se percataron de que los datos espectroscópicos indicaban que los nanotubos de dióxido de titanio tenían pequeñas cantidades de iones de potasio fuertemente enlazados a su superficie. Esas trazas eran un efecto obvio del proceso de fabricación que utilizó sales de potasio. Ésta ha sido la primera vez que el potasio es observado en nanotubos de dióxido de titanio. Las mediciones anteriores no eran lo bastante sensibles para descubrirlo.

Cuando el equipo de investigación comparó el comportamiento de los nanotubos en los que el potasio estaba presente, con conjuntos de nanotubos similares preparados deliberadamente sin potasio, se comprobó que los primeros sólo requerían aproximadamente un tercio de la energía eléctrica para producir la misma cantidad de hidrógeno que un conjunto equivalente de nanotubos sin potasio.

Nanoagricultura: una nueva manera de obtener aceite de algas para producir biodiésel

11/05/2009

FUENTE – Ibercib – 27/04/09

El Laboratorio Ames del Departamento de Energía de Estados Unidos (US-DOE) comunica que sus científicos (junto con sus colegas de la Universidad del Estado de Iowa) han desarrollado «una revolucionaria tecnología “nanoagrícola” para obtener aceite de algas por un procedimiento seguro que permite a este “cultivo” de estanque mantener la producción». Esta tecnología utiliza nanopartículas (partículas a escala nanométrica, es decir, de una milmillonésima parte de un metro) para extraer el aceite de las algas, sin destruir la viabilidad de éstas. El método convencional de extracción de aceite de algas suele conllevar la destrucción o disgregación de las células vegetales. Con esta nueva tecnología «nanoagrícola», las algas cultivadas en el estanque no se destruyen y las células vegetales siguen produciendo el aceite durante el proceso de extracción por nanopartículas. De este modo se reduciría el coste de producción. El aceite extraído se convierte después a biodiésel por medio de un proceso que utiliza un catalizador sólido.

Desarrollan una tecnología para cargar el móvil sólo con la energía del cuerpo humano

30/03/2009

En el futuro será posible utilizar un reproductor de mp3 o un teléfono móvil sin necesidad de baterías y con la sola energía que produce el movimiento del cuerpo, según un sistema basado en la nanotecnología que se desarrolla en EE.UU.

FUENTE – Madri+d – 27/03/09

La innovación fue presentada en la 237 reunión anual de la American Chemical Society en Salt Lake City (oeste de EE.UU.) por científicos del Instituto de Tecnología de Georgia. 

Los investigadores, encabezados por el profesor Zhong Li Wang, han logrado captar la energía del entorno convirtiendo en electricidad vibraciones de baja frecuencia como los movimientos del cuerpo, del latido del corazón o del viento.

Para ello utilizan nanocables de óxido de zinc cuyo diámetro es una vigésimoquinta parte del de un cabello humano y que son piezoeléctricos, es decir que generan una corriente eléctrica cuando son sometidos a una presión mecánica.

Según Wang, la ventaja de esta tecnología es que los nanocables pueden fijarse con facilidad a muchos tipos de superficies, por lo que los nanogeneradores funcionan igualmente en el aire o en un medio líquido si su envoltorio es el adecuado.

También pueden colocarse sobre metales, polímeros, la ropa e incluso en tiendas de campaña.

“Sencillamente, esta tecnología puede ser utilizada para generar energía bajo cualquier circunstancia mientras exista el movimiento”, afirma Wang.

Los nanogeneradores tendrán múltiples aplicaciones en los campos de la defensa, el medioambiente, la biomedicina y la electrónica en general, añadió.

De momento, el principal desafío es aumentar su voltaje. “Una vez que hayamos podido aumentar su voltaje de 0,5 a 1 voltio habrá importantes aplicaciones en muchos campos”, señaló Wang.

El científico dijo que espera que de aquí a cinco años se pueda utilizar este sistema para hacer funcionar un reproductor mp3, un pequeño ordenador portátil y un teléfono móvil.

“Si tenemos éxito, el mercado puede superar los 100 millones de dólares”, afirmó.

Nanotechnology Boosts Efficiency In Converting Solar Energy Into Hydrogen In Fuel Cells

23/03/2009

Researchers find great promise in a process that could use solar energy to use hydrogen, the third most abundant element on earth’s surface, as the ultimate alternative to fossil fuels. This process increase dramatically the efficiency of titania photoanodes used to convert solar energy into hydrogen in fuel cells.

FUENTE – ScienceDaily – 22/03/09

Researchers at UALR — the University of Arkansas at Little Rock — said they have developed a process involving nanostructure that shows great promise in boosting the efficiency of titania photoanodes used to convert solar energy into hydrogen in fuel cells.

Hydrogen, the third most abundant element on earth’s surface, has long been recognized as the ultimate alternative to fossil fuels as an energy carrier. Automobiles using hydrogen directly or in fuel cells have already been developed, but the biggest challenge has been how to produce hydrogen using renewable sources of energy.

Scientists in Japan discovered in 1970 that semiconductor oxide photoanodes can harness the photons from solar radiation and used them to split a water molecule into hydrogen and oxygen, but process was too inefficient to be viable.

The UALR team, working with researchers at the University of Nevada, Reno, and supported by the U.S. Department of Energy and the Arkansas Science and Technology Authority (ASTA), has reported an 80 percent increase in efficiency with a new process.

The new process has been outlined in a recent study published in the journal Nanotechnology.

Electrochemical methods were utilized to synthesize titania photoanodes with nanotubular structures. The photoanode surfaces were then subjected to low-pressure nitrogen plasma to modify their surface properties. The plasma treatment increased the light absorption by the photoanode surface. It also removed surface impurities that are detrimental for photoelectrochemical hydrogen production.

“The plasma treatment significantly enhanced the photo electrochemical activity of the samples,” said Dr. Rajesh Sharma, assistant research professor in applied science in UALR’s Donaghey College of Engineering and Information Technology (EIT). “The photocurrent density of plasma treated material was approximately 80 percent higher than that of the control electrodes.”

Sharma’s highly interdisciplinary research interests encompass materials science, electrostatics, and particulate technology. He developed an atmospheric pressure plasma reactor for surface modification of materials in a variety of applications.

In addition to his work on nanostructured materials for photoelectrochemical processes, he is also working on development of an electrodynamic screen for dust mitigation application for future Mars and Lunar missions.

In addition to Sharma, the project team includes Drs. Alexandru Biris, assistant professor in applied science and chief science officer of Nanotechnology Center at UALR; UALR Professor-emeritus Malay Mazumder, and UALR undergraduate student Jacob Bock of Cabot.

Team members in Nevada include Dr. Mano Misra in the Department of Chemical and Metallurgical Engineering at UNR, and graduate students Prajna P. Das and Vishal Mahajan at the UNR.

Dr. Steve Trigwell, manager of the Applied Science and Technology Laboratories at the Kennedy Space Center in Florida, also participated in the research.

Nanowires May Lead To Better Fuel Cells

12/03/2009

The creation of long platinum nanowires at the University of Rochester could soon lead to the development of commercially viable fuel cells.

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FUENTE – University of Rochester – 11/03/09

Described in a paper published today in the journal Nano Letters, the new wires should provide significant increases in both the longevity and efficiency of fuel cells, which have until now been used largely for such exotic purposes as powering spacecraft. Nanowire enhanced fuel cells could power many types of vehicles, helping reduce the use of petroleum fuels for transportation, according to lead author James C. M. Li, professor of mechanical engineering at the University of Rochester.

“People have been working on developing fuel cells for decades. But the technology is still not being commercialized,” says Li. “Platinum is expensive, and the standard approach for using it in fuel cells is far from ideal. These nanowires are a key step toward better solutions.”

The platinum nanowires produced by Li and his graduate student Jianglan Shui are roughly ten nanometers in diameter and also centimeters in length—long enough to create the first self-supporting “web” of pure platinum that can serve as an electrode in a fuel cell.

Much shorter nanowires have already been used in a variety of technologies, such as nanocomputers and nanoscale sensors. By a process known as electrospinning—a technique used to produce long, ultra-thin solid fibers—Li and Shui were able to create platinum nanowires that are thousands of times longer than any previous such wires.

“Our ultimate purpose is to make free-standing fuel cell catalysts from these nanowires,” says Li.

Within a fuel cell the catalyst facilitates the reaction of hydrogen and oxygen, splitting compressed hydrogen fuel into electrons and acidic hydrogen ions. Electrons are then routed through an external circuit to supply power, while the hydrogen ions combine with electrons and oxygen to form the “waste” product, typically liquid or vaporous water.

Platinum has been the primary material used in making fuel cell catalysts because of its ability to withstand the harsh acidic environment inside the fuel cell. Its energy efficiency is also substantially greater than that of cheaper metals like nickel.

Prior efforts in making catalysts have relied heavily on platinum nanoparticles in order to maximize the exposed surface area of platinum. The basic idea is simple: The greater the surface area, the greater the efficiency. Li cites two main problems with the nanoparticle approach, both linked to the high cost of platinum.

First, individual particles, despite being solid, can touch one another and merge through the process of surface diffusion, combining to reduce their total surface area and energy. As surface area decreases, so too does the rate of catalysis inside the fuel cell.

Second, nanoparticles require a carbon support structure to hold them in place. Unfortunately, platinum particles do not attach particularly well to these structures, and carbon is subject to oxidization, and thus degradation. As the carbon oxidizes over time, more and more particles become dislodged and are permanently lost.

Li’s nanowires avoid these problems completely.

With platinum arranged into a series of centimeter long, flexible, and uniformly thin wires, the particles comprising them are fixed in place and need no additional support. Platinum will no longer be lost during normal fuel cell operation.

“The reason people have not come to nanowires before is that it’s very hard to make them,” says Li. “The parameters affecting the morphology of the wires are complex. And when they are not sufficiently long, they behave the same as nanoparticles.”

One of the key challenges Li and Shui managed to overcome was reducing the formation of platinum beads along the nanowires. Without optimal conditions, instead of a relatively smooth wire, you end up with what looks more like a series of interspersed beads on a necklace. Such bunching together of platinum particles is another case of unutilized surface area.

“With platinum being so costly, it’s quite important that none of it goes to waste when making a fuel cell,” says Li. “We studied five variables that affect bead formation and we finally got it—nanowires that are almost bead free.”

His current objective is to further optimize laboratory conditions to obtain fewer beads and even longer, more uniformly thin nanowires. “After that, we’re going to make a fuel cell and demonstrate this technology,” says Li.

 

Author: E. Wendel