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Apr 27, 2024

Caratterizzazione, stabilità e fattibilità di long

Scientific Reports volume 12, Articolo numero: 13518 (2022) Cita questo articolo 1240 Accessi 1 Citazioni 4 Dettagli Metrica Altmetrica Nel presente lavoro, le celle fotogalvaniche sono state studiate con

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 13518 (2022) Citare questo articolo

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Nel presente lavoro, le celle fotogalvaniche sono state studiate rispetto alla fotostabilità e all'uso a lungo termine dell'elettrolita a base di estratto acquoso grezzo di spinaci sensibilizzante per la raccolta di energia solare. Inoltre, la natura dei componenti chimici presenti nell'elettrolita vecchio e fotodecaduto e la loro capacità di generazione attuale non sono state finora studiate, altrimenti sono di grande importanza per l'uso duraturo dello stesso elettrolita nelle celle. In studi precedenti, la fotogenerazione di corrente allo stato stazionario per circa due ore da cellule a base di estratto di spinaci grezzi è stata mostrata durante l'illuminazione. Ma i dati relativi a sole due ore della generazione di corrente stazionaria non sono sufficienti per dimostrare la fattibilità del lavoro con celle fotogalvaniche. Pertanto, per colmare questa lacuna nella ricerca relativa alla mancanza di caratterizzazione delle molecole sensibilizzanti dell'estratto grezzo di spinaci e alla mancanza di studi sull'uso a lungo termine di questo elettrolita (estratto grezzo di spinaci-tensioattivo-riducente-alcali-acqua), il presente ampio studio ha è stato fatto. Lo spettro osservato dell’estratto di spinaci grezzi assomiglia a quello del complesso clorofilla-proteina, dimostrando che è il principale componente chimico nell’estratto che assorbe la luce. Un acido forte influisce negativamente sull'attività fotogalvanica dell'estratto e un pH elevato favorisce l'attività fisiologica e fotogalvanica dell'estratto. Gli spettri della soluzione elettrolitica fotogalvanica illuminata e molto vecchia di estratto di spinaci grezzi-NaOH-sodio lauril solfato (NaLS)-fruttosio mostrano un'assorbanza trascurabile (540–700 nm) e un'assorbanza zero (a 700 nm), suggerendo l'assenza di clorofilla a causa della sua foto -degradazione. Quando questo elettrolita fotodegradato viene nuovamente illuminato, la potenza di uscita ottenuta è quasi uguale a quella dell'elettrolita fresco illuminato per la prima volta. La corrente osservata al tempo zero e dopo 2641 h dallo stesso elettrolita utilizzato a lungo termine è rispettivamente 50 mA cm−2 e 40 mA cm−2. Ciò significa che l’estratto di spinaci grezzi freschi, così come l’estratto fotodegradato a pH elevato, sono quasi ugualmente capaci di generare energia.

Un dispositivo a celle fotogalvaniche converte l'energia solare in energia solare. Una cella fotogalvanica è costituita da due elettrodi immersi nella soluzione elettrolitica a base di fotosensibilizzatore e riducente1,2,3,4. Tutti i promettenti dispositivi a celle solari5,6,7, comprese le celle fotogalvaniche, devono essere sostenibili e durevoli nell'uso. La sostenibilità e la durata delle celle fotogalvaniche rivestono un significato speciale poiché le molecole fotosensibilizzanti sono soggette al fotodecadimento. La caratterizzazione, la stabilità e la fattibilità dell'uso a lungo termine dei componenti chimici che assorbono la luce dell'elettrolita dell'estratto acquoso grezzo di spinaci è di fondamentale importanza, ma lo stesso non è stato studiato scientificamente nella fotogalvanica. Gli esperti di fotogalvanica si sono concentrati principalmente sull'uso di fotosensibilizzatori coloranti artificiali/sintetici, riducenti sintetici, tensioattivi sintetici e soluzioni alcaline/tampone sintetiche per costituire l'elettrolita per la raccolta dell'energia solare attraverso le celle fotogalvaniche. Alcuni dei sistemi chimici sensibilizzante sintetico-riducente sintetico riportati sono: tionina colorante sensibilizzante-ferro riducente8, rodamina B colorante-riducente fruttosio9, Sudan-I colorante-fruttosio riducente10, colorante rosso bromofenolo-EDTA riducente11, safranina O-EDTA riducente12, blu di toluidina colorante riducente-glucosio13, colorante blu di toluidina-Fe(II) riducente14 e colorante rosso Congo-formaldeide riducente15.

L'uso di coloranti sintetici sensibilizzanti è contrario all'obiettivo finale della sostenibilità e della natura rinnovabile della raccolta dell'energia solare. Inoltre, anche la caratterizzazione dei prodotti del fotodecadimento delle molecole sensibilizzatrici del colorante che costituiscono l'elettrolita e il loro significato nella generazione di corrente attraverso la cellula hanno eluso l'attenzione dei ricercatori. Tuttavia, sono stati riportati alcuni studi sull'uso di risorse sostenibili, rinnovabili e naturali (come l'estratto di spinaci) per la raccolta di energia solare attraverso celle fotogalvaniche16,17. Celle fotogalvaniche a base di estratto acquoso grezzo di spinaci sensibilizzante (una risorsa sostenibile, rinnovabile e naturale), tensioattivo sodio lauril solfato (NaLS), riducente del fruttosio ed elettrolita alcalino NaOH, sono state studiate e segnalate per la conversione e lo stoccaggio dell'energia solare a bassa ed alta illuminazione. intensità17. Tuttavia, in questi studi non è stata effettuata la caratterizzazione dei materiali che assorbono la luce presenti nell'estratto acquoso grezzo di spinaci. Inoltre, anche la natura dei componenti chimici presenti nell'elettrolita vecchio e fotodecaduto e la loro attuale capacità di generazione non sono state studiate, altrimenti sono di grande importanza per l'uso duraturo dello stesso elettrolita nella cella. Tuttavia, durante l'illuminazione è stata mostrata la fotogenerazione di corrente allo stato stazionario per circa due ore da cellule a base di estratto grezzo di spinaci. Ma i dati relativi alla generazione di corrente stazionaria di sole due ore non sono sufficienti per dimostrare la fattibilità del funzionamento delle celle fotogalvaniche. Pertanto, per colmare questa lacuna nella ricerca relativa alla mancanza di caratterizzazione delle molecole sensibilizzanti dell'estratto grezzo di spinaci e alla mancanza di studi sull'uso a lungo termine di questo elettrolita (estratto grezzo di spinaci-tensioattivo-riducente-alcali-acqua), il presente ampio studio ha è stato fatto.