Avances en sistemas de conversión de energía

La doctora en Ciencias Químicas, Daniela Minudri, becaria postdoctoral de CONICET en la Facultad de Ciencias Exactas, desarrolló y estudio nuevos materiales orgánicos de utilidad práctica para sistemas de conversión de energía. Los avances logrados brindan aportes al desarrollo de nuevas formas de generar energía de manera más amigable con el medio ambiente.

En un contexto mundial signado por una repentina escasez energética, la joven investigadora de nuestra Facultad remarcó que “es necesario a nivel mundial optimizar los sistemas de conversión de energía, que utilicen fuentes de energías renovables”.

El empleo de materiales orgánicos en la fabricación de celdas es una alternativa actualmente considerada por diversos grupos de investigación a nivel mundial. Los retos principales para las celdas orgánicas son el incremento de la eficiencia de conversión de energía solar en eléctrica, la reducción en sus costos de fabricación y el alcanzar un mayor tiempo de vida.

Con el fin de lograr estos objetivos, grupos de investigación de nuestra Facultad trabajan de forma interdisciplinaria en el diseño, síntesis y caracterización de nuevos materiales orgánicos y desarrollando nuevas configuraciones. En este marco, la doctora Daniela Minudri, realizó un estudio titulado: “Desarrollo de nuevos materiales orgánicos con aplicación en tecnologías de conversión de energía”.

Esta temática de investigación es de fundamental importancia si se tiene en cuenta, entre otros factores, que el acceso a energía es esencial para poner fin a la pobreza. A nivel mundial, más de 1000 millones de personas viven sin electricidad, y otros 3000 millones utilizan combustibles contaminantes como leña u otra biomasa para cocinar o calefaccionar sus viviendas.

La Dra. Daniela Minudri comentó que en su trabajo estudió sistemas traductores ópticos/eléctricos, es decir, materiales que “toman corriente y los transforman en luz o aquellos que reciben luz del sol y la convierten en energía”, como pueden ser las celdas solares, con el objetivo que puedan ser aplicados a distintos dispositivos para la generación de energía.

Las fuentes principales de energía en los siglos anteriores fueron mayormente no renovables mientras que las celdas solares orgánicas son fuentes de energía renovables.

La doctora en Ciencias Químicas explicó que durante el trabajo de investigación lograron optimizar el diseño del sensibilizador de celdas solares del tipo DSSC. Dicho sensibilizador es un colorante que toma luz y genera energía en el circuito. “Nosotros basamos el estudio en el sensibilizador: optimizamos su diseño para cumplir con ciertas características para este tipo de celdas”, lo cual permite mejorar su funcionamiento.

Explicó que en su trabajo de investigación “se llevó a cabo el desarrollo y estudio de nuevos materiales orgánicos que presentan utilidad práctica en sistemas de conversión de energía. Concretamente en materiales fotoelectroactivos que tengan potencial aplicación es dispositivos optoelectrónicos (transductores electro-ópticos u opto-eléctricos)”.

“Entre estos materiales, el estudio se centró en el material fotoactivo de un tipo particular de celdas solares, aquellas que funcionan bajo el principio de sensibilización espectral. Se diseñaron, sintetizaron y evaluaron sensibilizadores de simple y doble anclaje al oxido semiconductor nanoestructurado: que incluyen dos familias de compuestos derivados del grupo fluoreno, con estructuras del tipo D-p-A y A-p-D-p-A, y una familia de compuestos del tipo (D-p-A)2 con conformación spiro”, contó la investigadora.

La doctora Daniela Minudri, dijo que durante su trabajo, también “se generaron materiales con capacidad de transporte de carga aplicables en dispositivos optoelectrónicos, con estructuras moleculares estratégicamente diseñadas para la electrogeneración de películas delgadas sobre materiales semiconductores a través de la utilización del método de electrodeposición”.

Por último, científica de Exactas contó que estudiaron dos grandes familias de compuestos que fueron diseñadas y sintetizadas con los fines anteriormente establecidos. La primera corresponde a una familia de compuestos derivados del núcleo spirobiditiofeno del tipo (D-p-A)2. “En estos compuestos se fueron modificando sistemáticamente los grupos donores y aceptores y analizando el efecto que ello generaba en la electrodeposición y en las propiedades de las películas obtenidas. En este conjunto de sistemas se correlaciono la capacidad de electrodeposición y propiedades morfológicas y optoelectrónicas de las películas obtenidas con sus características estructurales. Las películas electrogeneradas poseen buena capacidad de transporte de carga y una movilidad de huecos similares a los materiales que se utilizan actualmente en dispositivos optoelectrónico, lo que indica que las películas poliméricas logradas poseen un elevado potencial para ser aplicadas en el diseño y construcción de dispositivos electroópticos orgánicos”, concluyó.

El trabajo realizado por la doctora Daniela Minudri formó parte de la tesis de Doctorado en Ciencias Químicas, titulado “Desarrollo de nuevos materiales orgánicos con aplicación en tecnologías de conversión de energía”. Fue dirigida por el doctor Fernando Gabriel Fungo y co-dirigida por el Dr. Luis Alberto Otero, ambos docentes de la Universidad Nacional de Río Cuarto.

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