Los láseres impulsados por energía solar podrían utilizarse para producir hidrógeno

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Los láseres impulsados por energía solar podrían utilizarse para producir hidrógeno

Desde su descubrimiento el siglo pasado, la tecnología láser se ha venido usando en diferentes áreas. Probablemente, los ejemplos más conocidos tienen relación con los discos ópticos, detección remota, corte, calibración, posicionamiento, entre otros.

Ahora, para refrescar un poco la perspectiva de esta tecnología, dos estudios publicados este año muestran avances en lo que se conoce como ‘láseres de bombeo solar’. Ambos estudios fueron publicados en Communications Physics y Journal of Applied Physics.

Láseres de bombeo solar

Sabemos que generar rayos láser requiere energía. Sin embargo, debido a la crisis ambiental que vivimos, los científicos tienen necesidad de buscar fuentes de energía alternativas que sean más responsables con el medio ambiente.

En ese sentido, han profundizado en los láseres impulsados por energía solar, también conocidos como “láseres de bombeo solar”, los cuales convierten la energía solar en radiación láser.

Sin embargo, a pesar de los avances en este campo, existen algunas dificultades que se interponen en el camino. El primero de ellos es que todos los dispositivos láseres de bombeo solar requieren lentes o espejos grandes para concentrar la mayor cantidad de luz en un área muy pequeña.

El segundo tiene relación con los complejos mecanismos que necesitan estos grandes espejos para que sigan al Sol. Y el tercero es que estos láseres no pueden utilizar luz solar difusa; es decir, no funcionan en días nublados. Estas graves limitaciones obstaculizan significativamente el desarrollo de láseres de bombeo solar.

Soluciones

El primer estudio, publicado en Communications Physics, informa sobre un láser totalmente plano bombeado por energía solar. Este láser de bombeo solar no requiere complejos sistemas de concentración de luz y – debido a que es completamente plano y tiene un grosor de pocos milímetros – se puede implementar fácilmente como celdas solares tradicionales.

El diseño consiste principalmente en una cámara cilíndrica casi plana llamada “colector solar luminiscente”. El interior de la cámara es altamente reflectante y contiene una solución llamada «sensibilizador». Los fotones solares (o partículas de luz), que tienen un amplio rango de frecuencias, son absorbidos por el sensibilizador, que los reemite con una frecuencia específica. Estos fotones quedan atrapados dentro de la cámara para luego producir colectivamente las oscilaciones necesarias que generan un rayo láser.

En el estudio posterior, publicado en Journal of Applied Physics, el equipo intentó mejorar su diseño reemplazando el sensibilizador con un material que tenían ventajosas propiedades ópticas: nanocristales de perovskita de haluro de plomo y cesio.

Con esto, el equipo logró mejores resultados y proporcionó información relevante sobre la física en funcionamiento dentro del láser plano bombeado por energía solar.

Los láseres de bombeo solar son especialmente importantes porque pueden utilizarse para producir hidrógeno. Este es un tipo de combustible limpio que se espera cambie en el mundo en un futuro próximo. 

“Este es un gran paso hacia nuestro objetivo, la realización de una sociedad del hidrógeno”, explicó el Dr. Endo, coautor del estudio. “Creemos que el hidrógeno es una de las mejores soluciones a la creciente demanda de energía renovable”.

 

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