Realización de una célula fotoquímica de bajo coste

Presentación del tema: "Realización de una célula fotoquímica de bajo coste"— Transcripción de la presentación:

1 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

2 CÉLULA FOTOVOLTAICA Compuesta por silicio. Región N: Un electrón más.
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3 CÉLULA FOTOVOLTAICA Región P: Un electrón menos.
Unión P-N aparece diferencia de potencial y campo eléctrico. 05/12/2018

4 CÉLULA FOTOVOLTAICA 05/12/2018

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

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

7 CÉLULA FOTOQUÍMICA 05/12/2018

8 CÉLULA FOTOQUÍMICA 05/12/2018

9 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

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

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

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

13 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

14 REALIZACIÓN DE LA CÉLULA
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15 REALIZACIÓN DE LA CÉLULA
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16 UTILLAJE 05/12/2018

17 RESULTADOS 05/12/2018

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

19 REALIZACIÓN DE DOS CÉLULAS IDÉNTICAS
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20 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

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

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

26 INSOLADORA 05/12/2018

27 PRUEBA DE DIFERENTES COLORANTES
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28 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

29 DEGRADACIÓN DE LA CÉLULA
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30 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

31 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

32 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

33 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

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

35 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

36 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

37 TURNO DE PREGUNTAS 05/12/2018