GENERACION DE ENERGIA A PARTIR DE AGUA DE LLUVIA UTILIZANDO GRAFENO EN PANELES SOLARES

ESTUDIANTE: JOHNATAN JACOBO MARQUEZ FERNANDEZ

ELECTIVA BI I ENERGIAS ALTERNATIVAS

DOCENTE: LUIS CARLOS ANGULO ARGOTE

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL RIOHACHA – LA GUAJIRA

2016

INTRODUCCION

El repentino aumento del interés científico por el grafeno puede dar la impresión de que se trata de un material nuevo. En realidad se conoce y se ha descrito desde hace más de medio siglo. El enlace químico y su estructura se describieron durante el decenio de 1930. Philip Russell Wallace calculó por primera vez (en 1949) la estructura electrónica de bandas.11 Al grafeno se le prestó poca atención durante décadas al pensarse que era un material inestable termodinámicamente ya que se pensaba que las fluctuaciones térmicas destruirían el orden del cristal dando lugar a que el cristal 2D se fundiese. Bajo este prisma se entiende la revolución que significó que Gueim y Novosiólov consiguiesen aislar el grafeno a temperatura ambiente. La palabra grafeno se adoptó oficialmente en 1994, después de haber sido designada de manera indistinta –en el campo de la ciencia de superficies– «monocapa de grafito». Este material revolucionario podría en poco tiempo acaparar muchos campos tecnológicos en tanto las aplicaciones son muy variadas. Con especial atención se podría inmiscuir práctica y totalmente a nuestras vidas como una solución de problemas energéticos. De esta forma se presenta en este trabajo una aplicación que podría ser determinante en convertir al grafeno en algo que pueda cambiar la generación de la energía para siempre.

OBJETIVOS

GENERAL Investigar a cerca de las aplicaciones de generación de energía del Grafeno

ESPECIFICOS Describir el Grafeno como componente natural Detallar el procedimiento de generación de energía que provoca la reacción

con el Grafeno del agua de lluvia Citar mínimamente un caso de prueba para generación de energía a partir de

agua de lluvia

EL GRAFENO El grafeno es una forma alotrópica del carbono, es decir, una forma en la que se presenta el carbono.

Otras formas alotrópicas del carbono son el grafito o el diamante. Es una sustancia cuya importancia

en tecnología es cada vez mayor por lo que me parece interesante comentar algo sobre sus

propiedades y aplicaciones.

Está formado por anillos hexagonales de átomos de carbono, uno de los elementos más importantes

y abundantes en la naturaleza. Es sabido que el carbono es esencial para la vida tal y como la

conocemos y es también el componente de muchos minerales y de muchos combustibles (petróleo,

carbón, gases como el butano y el propano, etc.).

GRAFENO

GRAFITO

El grafito es un material de carbono que se puede encontrar en la mina de los lápices que utilizamos

a diario.

Cada capa de anillos hexagonales del grafeno tiene una altura de aproximadamente de un sólo átomo

de carbono y esta característica, junto a la aplicación de técnicas muy especializadas, permiten

obtener capas de grafeno extraordinariamente delgadas. Esta posibilidad y otras características del

grafeno que veremos a continuación hacen que este material sea cada vez más utilizado en muchos

campos tecnológicos con muchas expectativas.

El grafeno perfecto contendría únicamente anillos hexagonales aunque en la realidad pueden aparecer

anillos pentagonales y heptagonales que se consideran irregularidades e imperfecciones en la

estructura del grafeno. Esta estructura es la base de otras sustancias grafíticas como los fullerenos,

los nanotubos de fibra de carbono o el propio grafito.

El grafeno es la unidad elemental básica en 2D para construir todos los materiales grafíticos de las

demás dimensiones. Por ejemplo, se puede arquear en estructuras de cero dimensiones (0D), como

es el caso de los fulerenos, se puede enrollar en estructuras 1D, dando lugar a los nanotubos de

carbono y, finalmente, se puede apilar sucesivamente dando lugar al grafito tridimensional (3D).

Según la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) el término grafeno debe ser

utilizado cuándo se hable “de las reacciones, las relaciones estructurales u otras propiedades de capas

individuales” de carbono. Teniendo esto en cuenta no es correcto describir el grafeno como “capas de

grafito” (el grafito implica 3 dimensiones mientras que el grafeno implica uniones de carbono en dos

direcciones), “hojas de carbono” y conceptos similares. Así el grafeno se puede definir como

un hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de anillos de seis átomos de carbono, es

decir, sería una molécula plana compuesta por átomos de carbono que forman un patrón de anillos

hexagonales.

Propiedades y características más destacadas del grafeno

El grafeno es una sustancia con unas características muy interesantes, algunas asombrosas. Estas

propiedades junto a la abundancia de carbono en la naturaleza han hecho al grafeno ganarse el

adjetivo de “material del futuro”. Algunas de las características más destacadas del grafeno son:

• Alta conductividad términa.

• Alta conductividad eléctrica.

• Alta elasticidad (deformable).

• Alta dureza (resistencia a ser rayado).

• Alta resistencia. El grafeno es aproximadamente 200 veces más resistente que el acero, similar a la

resistencia del diamante, pero es muchísimo más ligero.

• Es más flexible que la fibra de carbono pero igual de ligero.

• La radiación ionizante no le afecta.

• Presenta un bajo efecto Joule (calentamiento al conducir electrones).

• Para una misma tarea el grafeno consume menos electricidad que el silicio.

• Es capaz de generar electricidad por exposición a la luz solar.

• El grafeno es un material prácticamente transparente.

• Es muy denso y no deja pasar al helio en forma gaseosa, sin embargo si deja pasar al agua, la

cual, encerrada en un recipiente de grafeno, muestra una velocidad de evaporación similar a la que

muestra en un recipiente abierto.

Otras características aún en discusión son la capacidad de autoenfriamiento descrita por

investigadores de la Universidad de Illinois o su capacidad de auto-reparación. Si una capa de grafeno

pierde algunos átomos de carbono por cualquier motivo, los átomos cercanos al hueco dejado se

acercan y cierran dicho hueco, esta capacidad de auto-reparación podría aumentar la longevidad de

los materiales fabricados con grafeno, aunque de forma limitada.

Aplicaciones más destacadas

Las propiedades del grafeno lo hacen un material idóneo para múltiples aplicaciones en tecnología,

sobre todo en electrónica en la fabricación de circuitos integrados. Se supone que las características

del grafeno pueden hacer posible construir procesadores mucho más rápidos que los actuales.

Esta rapidez se ha puesto ya en práctica en la fabricación de transistores de efecto de campo

construidos con grafeno. Estos transistores además aprovechan la alta movilidad de portadores con

bajo nivel de ruido que presenta el grafeno.

Entre las aplicaciones potenciales del grafeno se pueden citar como las más interesantes:

• Destilación de etanol a temperatura ambiente para combustible y consumo humano.

• Detectores ultrasensibles de gas.

• Moduladores ópticos.

• Transistores de grafeno.

• Circuitos integrados más rápidos y eficientes.

• Electrodos transparentes.

• Dispositivos electrocrómicos.

• Células solares.

• Desalinazación.

• Aplicaciones antibacterianas.

Placas solares generadoras de energía a través de la lluvia

Un equipo de investigadores de China logra el milagro: obtener energía a través de las gotas de agua.

ENERGÍA SOLAR, FUTURO,INNOVACIÓN, PRODUCTIVIDAD

La tecnología de los placas solares ha evolucionado mucho en los últimos años, volviéndose siempre

mucho más económica y eficiente. Sin embargo, esta técnica de generar energía ha presentado

siempre el mismo problema: los paneles solo pueden funcionar con las correctas condiciones

meteorológicas. Basta un día nublado o lluvioso para hacer decrecer la cantidad de electricidad

generada por los paneles solares.

Según publica Science News Journal, un equipo de investigación de la Ocean University of China de

Qingdao ha encontrado una solución a este problema, dando vida a una tecnología capaz de generar

electricidad a través de gotas de lluvia. Hace años ya era posible producir electricidad a partir de agua

salada y grafeno. Las gotas de lluvia no solo contienen agua sino también sales de las que es posible

obtener iones positivos y negativos. El equipo chino ha conseguido reinventarse usando una capa de

grafeno para recubrir las células solares. Este material es una forma alotrópica del carbono, es decir,

una forma en la que se presenta el carbono.

Ahora es posible conseguir la energía que nace de una simple reacción química. El método usado

consiste en facilitar que la sal obtenida del agua de lluvia se separe en iones de amonio, calcio y sodio.

Una vez obtenidos, se adhieren a una capa de grafeno formando un pseudocapacitador que genera

electricidad por la diferencia energética entre capas.

CONCLUSIÓN

Habiendo valorado los conocimientos obtenidos he detectado la importancia del

Grafeno en el mundo venidero con sus aplicaciones, que pueden, en algún momento

reemplazar o potencializar los materiales ya existentes. Esta aplicación mencionada en

este documento (generación de energía a partir de agua de lluvia) está en fase de

pruebas y aún falta para que pueda ser viable en su aplicación puesto que su potencia

de generación no es comparable con el generado con el panel solar en sí, pero resulta

un gran avance y demuestra nuevamente lo versátil que es el Grafeno.

WEBGRAFIA

http://www.seas.es/blog/automatizacion/el-grafeno-propiedades-caracteristicas-y-aplicaciones/

http://hipertextual.com/2016/04/grafeno-lluvia-paneles-solares

http://www.energias-renovables.com/articulo/paneles-solares-que-generan-electricidad-incluso-

cuando-20160412

http://blogthinkbig.com/placas-solares-generadoras-de-energia-a-traves-de-la-lluvia/

http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/2016/04/11/paneles-solares-de-grafeno-que-generan-

energia-con-la-lluvia/