Realización de una célula fotoquímica de bajo coste AUTOR: Daniel Morata García ESPECIALIDAD: Electricidad DIRECTOR: Jordi Sellarès ESCOLA D’ENGINYERIA DE TERRASSA (EET) Realización de una célula fotoquímica de bajo coste

CÉLULA FOTOVOLTAICA Compuesta por silicio. Región N: Un electrón más. 05/12/2018

CÉLULA FOTOVOLTAICA Región P: Un electrón menos. Unión P-N aparece diferencia de potencial y campo eléctrico. 05/12/2018

CÉLULA FOTOVOLTAICA 05/12/2018

CÉLULA FOTOVOLTAICA Electrones y huecos: Transmisión. Reflexión. Recombinación. Separación de cargas. 05/12/2018

CÉLULA FOTOQUÍMICA Compuesta por materiales de bajo coste y proceso de fabricación sencillo. Dos electrodos. Capa de TiO2. Colorante. Electrolito. Catalizador. 05/12/2018

CÉLULA FOTOQUÍMICA 05/12/2018

CÉLULA FOTOQUÍMICA 05/12/2018

OBJETIVOS Determinar los materiales necesarios y conseguir una lista de proveedores. Obtener los procedimientos necesarios para la realización de células fotoquímicas. Desarrollo de una metodología para la caracterización de células fotoquímicas. Estudio de la influencia de diferentes parámetros (grosor capa TiO2, colorante, electrolito, …) en el rendimiento de las células fotoquímicas. 05/12/2018

MATERIALES UTILIZADOS ITO coated glass (Electrodos). Ethylene glycol. Iodine. Potassium Iodide. Aeroxide TiO2 P25. Colorante. Materiales de protección. 05/12/2018

REALIZACIÓN DE LA CÉLULA TiO2 sobre el cristal. Disolución (6g de dióxido de titanio y 9ml de ácido acético). 05/12/2018

REALIZACIÓN DE LA CÉLULA Disolución anterior añadiendo 10ml de agua. 05/12/2018

REALIZACIÓN DE LA CÉLULA Colorante (Frambuesas). Realización del electrolito: 0,13g de yodo. 0,83g de yoduro de potasio. 10ml de etilenglicol. 05/12/2018

REALIZACIÓN DE LA CÉLULA 05/12/2018

REALIZACIÓN DE LA CÉLULA 05/12/2018

UTILLAJE 05/12/2018

RESULTADOS 05/12/2018

RESULTADOS PRIMERA CÉLULA Comportamiento lineal. Debido a cortocircuitos. Capa de grafito inexistente. Resultados: 34,4µA 267mV 2,5µW. 05/12/2018

REALIZACIÓN DE DOS CÉLULAS IDÉNTICAS 05/12/2018

REALIZACIÓN DE DOS CÉLULAS IDÉNTICAS Resultados: 2,6µA 65,1mV 4,914*10-8W. Resultados: 3,1µA 77,05mV 6,57*10-8W. CÉLULA 1 CÉLULA 2 Comportamiento lineal. Debido a cortocircuitos. Capa de grafito inexistente. Día nublado 05/12/2018

COMPARACIÓN CON EL FOTODIODO 05/12/2018

COMPARACIÓN CON EL FOTODIODO 05/12/2018

COMPARACIÓN CON EL FOTODIODO Modelo BPW34. Superficie fotodiodo es 7,5mm2. Superficie célula es 4,5cm2. 05/12/2018

COMPARACIÓN CON EL FOTODIODO 05/12/2018

COMPARACIÓN CON EL FOTODIODO Función exponencial. Resultados: 380µA 502mV 1,0955*10-4W Resultados óptimos. 05/12/2018

INSOLADORA 05/12/2018

PRUEBA DE DIFERENTES COLORANTES 05/12/2018

PRUEBA DE DIFERENTES COLORANTES Resultados: 6,4µA 190mV 5,56*10-7W. Resultados: 9,7µA 289mV 1,074*10-6W. Resultados: 5,2µA 55,5mV 8,41*10-8W. CÉLULA 1 CÉLULA 2 CÉLULA 3 Comportamiento lineal. Debido a cortocircuitos. Capa de grafito inexistente. 05/12/2018

DEGRADACIÓN DE LA CÉLULA 05/12/2018

DEGRADACIÓN DE LA CÉLULA Resultados: 9,3µA 66,8mV 4,203*10-7W. Resultados: 3,2µA 123mV 1,695*10-7W. Resultados: 9,1µA 70,2mV 4,34*10-7W. CÉLULA 1 CÉLULA 2 CÉLULA 3 Comportamiento lineal. Debido a cortocircuitos. Capa de grafito inexistente. 05/12/2018

PLAN DE TRABAJO Estudio de seguridad. Realización de la primera célula. Creación de un utillaje para obtener valores. Realización de capas más finas de TiO2. Introducción fotodiodo. Respuesta en función del tiempo. Prueba de diferentes colorantes. Degradación de la célula. 05/12/2018

OBJETIVOS CONSEGUIDOS Desarrollo de procedimientos para la realización de células fotoquímicas. Metodología para caracterización. Construcción de los utillajes necesarios. Evaluación de los efectos de la variabilidad de la capa de TiO2. Estudio de seguridad. Participación jornadas energías renovables (Sunwind). 05/12/2018

CONCLUSIONES Amplia literatura pero no todos los procedimientos son correctos. Rendimiento célula 4 órdenes de magnitud inferior al fotodiodo. La realización es más sencilla en comparación con célula fotovoltaica. En células aparentemente iguales existe 25% de diferencia en el rendimiento. 05/12/2018

CONCLUSIONES Resistencia interna inferior a lo deseable. Imprescindible sellar la célula. No existe degradación del colorante en un periodo de horas. 05/12/2018

MEJORAS FUTURAS Prototipo de tamaño medio. Encontrar un método práctico para realizar capas de TiO2. Estudio del grosor ideal de la capa de TiO2. Buscar alternativa al SnO2 con mejores propiedades (flexibilidad, …). Mejora del colorante, del electrolito. Estudio de la influencia del catalizador. Estudio de las células bajo condiciones controladas (simulador solar). 05/12/2018

AGRADECIMIENTOS A la línea de investigación DILAB que se ha hecho cargo del coste de los materiales. A la empresa Quimidroga que ha suministrado gratuitamente el dióxido de titanio. Al profesor Jordi Sellarès. 05/12/2018

TURNO DE PREGUNTAS 05/12/2018