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Apr 27, 2024

Caracterização, estabilidade e viabilidade de longos

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13518 (2022) Citar este artigo 1240 Acessos 1 Citações 4 Detalhes de métricas altmétricas No presente trabalho, as células fotogalvânicas foram estudadas com

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13518 (2022) Citar este artigo

1240 acessos

1 Citações

4 Altmétrico

Detalhes das métricas

No presente trabalho, as células fotogalvânicas foram estudadas quanto à fotoestabilidade e ao uso a longo prazo do eletrólito à base de sensibilizador aquoso bruto de extrato de espinafre para captação de energia solar. Além disso, a natureza dos componentes químicos presentes no eletrólito antigo e fotodeteriorado e sua capacidade de geração de corrente também não foram investigadas até o momento, caso contrário, é de muita importância para o uso durável do mesmo eletrólito nas células. Em estudos anteriores, a fotogeração de corrente em estado estacionário por cerca de duas horas a partir de células à base de extrato de espinafre bruto foi demonstrada durante a iluminação. Porém, os dados de apenas duas horas de geração de corrente em estado estacionário não são suficientes para mostrar a viabilidade de trabalhar com células fotogalvânicas. Portanto, para preencher esta lacuna de pesquisa de falta de caracterização das moléculas sensibilizantes do extrato bruto de espinafre e falta de estudo sobre o uso a longo prazo deste eletrólito (extrato bruto de espinafre-surfactante-redutor-alcalino-água), o presente extenso estudo tem foi feito. O espectro observado do extrato bruto de espinafre assemelha-se ao do complexo clorofila-proteína, mostrando que é o principal componente químico do extrato que absorve luz. Um ácido forte afeta negativamente a fotogalvânica do extrato e um pH elevado é favorável à atividade fisiológica e fotogalvânica do extrato. Os espectros da solução eletrolítica fotogalvânica de extrato de espinafre bruto iluminado e muito antigo-NaOH-Lauril sulfato de sódio (NaLS)-frutose mostram absorbância insignificante (540–700 nm) e absorvância zero (a 700 nm) sugerindo a ausência de clorofila devido à sua foto -degradação. Quando este eletrólito fotodegradado é novamente iluminado, a potência obtida é quase igual à do eletrólito fresco iluminado pela primeira vez. A corrente observada no tempo zero e após 2.641 h do mesmo eletrólito usado em longo prazo é de 50 mA cm-2 e 40 mA cm-2, respectivamente. Isso significa que o extrato bruto de espinafre fresco, bem como o extrato fotodegradado em pH alto, são quase igualmente capazes de gerar energia.

Um dispositivo de célula fotogalvânica converte energia solar em energia solar. Uma célula fotogalvânica consiste em dois eletrodos mergulhados no fotossensibilizador e na solução eletrolítica à base de redutor1,2,3,4. Todos os dispositivos promissores de células solares5,6,7, incluindo as células fotogalvânicas, têm de ser sustentáveis ​​e de utilização durável. A sustentabilidade e durabilidade das células fotogalvânicas têm um significado especial, uma vez que as moléculas fotossensibilizadoras são propensas à fotodecadência. A caracterização, estabilidade e viabilidade do uso a longo prazo de componentes químicos absorventes de luz do eletrólito aquoso bruto do extrato de espinafre é de suma importância, mas o mesmo não foi investigado cientificamente em fotogalvânica. Os fotogalvânicos têm se concentrado principalmente no uso de fotossensibilizadores de corantes artificiais/sintéticos, redutores sintéticos, surfactantes sintéticos e solução alcalina/tampão sintética para constituir o eletrólito para a coleta de energia solar através das células fotogalvânicas. Alguns dos sistemas químicos de sensibilizador sintético-redutor sintético relatados são como sensibilizador de corante de tionina - redutor de ferro8, corante rodamina B-redutor de frutose9, corante Sudão-I-redutor de frutose10, corante vermelho de bromofenol - redutor de EDTA11, redutor de Safranina O-EDTA12, azul de toluidina redutor de corante-glicose13, corante azul de toluidina-redutor de Fe(II)14 e redutor de corante vermelho Congo-formaldeído15.

A utilização de sensibilizadores de corantes sintéticos vai contra o objectivo final da sustentabilidade e da natureza renovável da captação de energia solar. Além disso, a caracterização de produtos de fotodecaimento de moléculas sensibilizadoras de corantes que constituem o eletrólito e sua importância na geração de corrente através da célula também escapou à atenção dos pesquisadores. Porém, alguns estudos sobre o uso de recursos sustentáveis, renováveis ​​e naturais (como extrato de espinafre) para captação de energia solar através de células fotogalvânicas foram relatados16,17. Células fotogalvânicas baseadas em sensibilizador bruto de extrato aquoso de espinafre (um recurso sustentável, renovável e natural) - surfactante lauril sulfato de sódio (NaLS) - redutor de frutose - eletrólito alcalino NaOH foram estudadas e relatadas para conversão e armazenamento de energia solar em baixa16 e alta iluminação intensidade17. Porém, a caracterização dos materiais absorvedores de luz presentes no extrato aquoso bruto de espinafre não foi feita nestes estudos. Além disso, a natureza dos componentes químicos presentes no eletrólito antigo e fotodeteriorado e sua capacidade de geração de corrente também não foram investigadas, caso contrário, é de muita importância para o uso durável do mesmo eletrólito na célula. Embora, a fotogeração de corrente em estado estacionário por cerca de duas horas a partir de células à base de extrato bruto de espinafre tenha sido mostrada durante a iluminação. Porém, os dados de apenas duas horas de geração de corrente em estado estacionário não são suficientes para mostrar a viabilidade do funcionamento de células fotogalvânicas. Portanto, para preencher esta lacuna de pesquisa de falta de caracterização das moléculas sensibilizantes do extrato bruto de espinafre e falta de estudo sobre o uso a longo prazo deste eletrólito (extrato bruto de espinafre-surfactante-redutor-alcalino-água), o presente extenso estudo tem foi feito.