Fotobaterías para almacenamiento y conversión de energía solar

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.29105/ingenierias29.101-1011

Palabras clave:

Fotobaterías, fotoelectrodo, heterounión, TiO₂–Fe₂O₃, almacenamiento de energía

Resumen

Las fotobaterías permiten convertir y almacenar energía solar en un mismo dispositivo. En este trabajo se evaluó una fotobatería de ion-litio con un electrodo TiO₂–Fe₂O₃ (1:1) preparado por mezcla mecánica. Mediante técnicas como DRX, SEM, UV–Vis y Mott–Schottky se confirmó la formación de una heterounión que mejora la separación de cargas y la absorción de luz visible. Bajo iluminación (1 sol), la capacidad aumentó de 160 a 220 mAh g⁻¹. Este efecto se asocia a la generación de cargas fotoinducidas que favorecen las reacciones electroquímicas, mostrando el potencial del material para aplicaciones energéticas.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Luis Antonio Solís-Balderas, Universidad Autónoma de Nuevo León

Es alumno del doctorado en materiales de la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León.

Alfredo Romero-Contreras, Universidad Autónoma de Nuevo León

Es Físico investigador candidato SNI y colaborador del laboratorio de almacenamiento y conversión de energía. en la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León.

Eduardo M. Sanchez Cervantes, Universidad Autónoma de Nuevo León

Es investigador SNI III responsable del laboratorio de almacenamiento y conversión de energía y asesor del proyecto de investigación en la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León.

Citas

1. Nasajpour-Esfahani N, Garmestani H, Bagheritabar M, Jasim DJ, Toghraie D, Dadkhah S, et al. Comprehensive review of lithium-ion battery materials and development challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2024;203:114783. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114783. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114783

2. Yan W, Wang J, Hu Q, Fu J, Albolkany MK, Zhang T, et al. Approaching the theoretical capacity of TiO2 anode in a photo-rechargeable lithium-ion battery. Nano Res. 2024;17:2655–62. https://doi.org/10.1007/s12274-023-6062-7. DOI: https://doi.org/10.1007/s12274-023-6062-7

3. Chamola S, Ahmad S. High Performance Photorechargeable Li‐Ion Batteries Based on Nanoporous Fe 2 O 3 Photocathodes. Adv Sustain Syst. 2023;7. https://doi.org/10.1002/adsu.202300043. DOI: https://doi.org/10.1002/adsu.202300043

4. Mustafa HAM, Jameel DA. Modeling and the main stages of spin coating process: A review. Journal of Applied Science and Technology Trends. 2021;2:119–23. https://doi.org/10.38094/jastt203109. DOI: https://doi.org/10.38094/jastt203109

5. Sulka GD. Electrochemistry of Thin Films and Nanostructured Materials. Molecules. 2023;28:4040. https://doi.org/10.3390/molecules28104040. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules28104040

6. Hu C, Chen L, Hu Y, Chen A, Chen L, Jiang H, et al. Light‐Motivated SnO 2 /TiO 2 Heterojunctions Enabling the Breakthrough in Energy Density for Lithium‐Ion Batteries. Advanced Materials. 2021;33. https://doi.org/10.1002/adma.202103558. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202103558

7. Ramanavicius S, Jagminas A. Synthesis, Characterisation, and Applications of TiO and Other Black Titania Nanostructures Species (Review). Crystals (Basel). 2024;14:647. https://doi.org/10.3390/cryst14070647. DOI: https://doi.org/10.3390/cryst14070647

8. Bagherzadeh Enferadi SMH, Mirzaei A. Fe2O3-Co3O4 nanocomposite gas sensor for ethanol sensing studies. Ceram Int. 2024; https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.10.138. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.10.138

9. Vargas MA, Diosa JE, Mosquera E. Data on study of hematite nanoparticles obtained from Iron(III) oxide by the Pechini method. Data Brief. 2019;25:104183. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104183. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104183

10. Akitsu T. Using XRD technique for model composite and related materials. Nanotechnology in the Automotive Industry. Elsevier; 2022. p. 15–35. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90524-4.00002-5. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90524-4.00002-5

11. Li M, Wang X, Li F, Zheng L, Xu J, Yu J. A Bifunctional Photo‐Assisted Li–O 2 Battery Based on a Hierarchical Heterostructured Cathode. Advanced Materials. 2020;32. https://doi.org/10.1002/adma.201907098. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.201907098

12. Asmin LO, Isa L. Study of Microstructure, Morphology and Functional Groups of Titanium Dioxide (Tio2) Impregnated With Copper (Cu). KONSTAN - JURNAL FISIKA DAN PENDIDIKAN FISIKA. 2024;9:28–37. https://doi.org/10.20414/konstan.v9i01.413. DOI: https://doi.org/10.20414/konstan.v9i01.413

13. Moniz SJA, Shevlin SA, Martin DJ, Guo Z-X, Tang J. Visible-light driven heterojunction photocatalysts for water splitting – a critical review. Energy Environ Sci. 2015;8:731–59. https://doi.org/10.1039/C4EE03271C. DOI: https://doi.org/10.1039/C4EE03271C

14. Berger T, Trunschke A. Optical Properties: UV/Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy and Photoluminescence. Metal Oxide Nanoparticles. Wiley; 2021. p. 435–82. https://doi.org/10.1002/9781119436782.ch12. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119436782.ch12

15. Hjiri M, Algessair S, Dhahri R, Mirzaei A, Neri G. Gas sensing properties of hematite nanoparticles synthesized via different techniques. RSC Adv. 2024;14:17526–34. https://doi.org/10.1039/D4RA02338B. DOI: https://doi.org/10.1039/D4RA02338B

16. Balapure A, Ray Dutta J, Ganesan R. Recent advances in semiconductor heterojunctions: a detailed review of the fundamentals of photocatalysis, charge transfer mechanism and materials. RSC Applied Interfaces. 2024;1:43–69. https://doi.org/10.1039/D3LF00126A. DOI: https://doi.org/10.1039/D3LF00126A

17. Liu K, Dai L, Liang W, Luo S, Luo G, Zhang J, et al. Pressure Effects on the Optoelectronic Property of Nanocrystalline Anatase with Different Sizes. The Journal of Physical Chemistry C. 2024;128:20297–309. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c06154. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c06154

18. Rodriguez-Gutierrez I, Souza Junior JB, Leite ER, Vayssieres L, Souza FL. An intensity modulated photocurrent spectroscopy study of the role of titanium in thick hematite photoanodes. Appl Phys Lett. 2021;119. https://doi.org/10.1063/5.0060483. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0060483

19. Ravishankar S, Bisquert J, Kirchartz T. Interpretation of Mott–Schottky plots of photoanodes for water splitting. Chem Sci. 2022;13:4828–37. https://doi.org/10.1039/D1SC06401K. DOI: https://doi.org/10.1039/D1SC06401K

20. Tang Y, Lu M, Yuan S, Ma Y, Ju S, Sun J. Photoassisted Lithium–Sulfur Batteries: Insights from Regulation Mechanisms to Design Strategies. ChemistryEurope. 2025; https://doi.org/10.1002/ceur.202500242. DOI: https://doi.org/10.1002/ceur.202500242

21. Zhang D, Luo Y, Liu J, Dong Y, Xiang C, Zhao C, et al. ZnFe 2 O 4 –Ni 5 P 4 Mott–Schottky Heterojunctions to Promote Kinetics for Advanced Li–S Batteries. ACS Appl Mater Interfaces. 2022;14:23546–57. https://doi.org/10.1021/acsami.2c04734. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.2c04734

Descargas

Publicado

25-07-2026

Cómo citar

Solís-Balderas, L. A., Romero-Contreras, A., & Sanchez Cervantes, E. M. (2026). Fotobaterías para almacenamiento y conversión de energía solar. Ingenierias, 29(101), 160–171. https://doi.org/10.29105/ingenierias29.101-1011