Celdas fotovoltaicas como nueva opción al cambio de celdas fotoconductivas

INTRODUCCION

El presente proyecto se refiere al tema de celdas fotovoltaicas como nueva opción al cambio de celdas fotoconductivas.

Esta idea se manifiesta por la falta de iluminación en ciertos sectores. Para tal fin se dispone de una propuesta innovadora la cual colabore con el medio ambiente, con la finalidad de reducir el uso de celdas fotoconductivas, por medio del empleo de celdas fotovoltaicas.

Las celdas Fotovoltaicas, son sistemas fotovoltaicos que convierten directamente parte de la luz solar en electricidad. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico en su forma más simple, estos materiales se componen de un ánodo y un cátodo recubierto de un material fotosensible. La luz que incide sobre el cátodo libera electrones que son atraídos hacia el ánodo, de carga positiva, originando un flujo de corriente proporcional a la intensidad de la radiación, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones.

Los componentes que utilizares para lograr una reacción es aluminio metálico y una sal de cobre, entre las principales características que posee el cobre se puede resumir que se lo puede encontrar en estado puro, pero frecuentemente se encuentra agregado con otros metales como el oro, plata, bismuto y plomo. El aluminio es un metal que presenta características diferentes entre las cuales se pueden incluir; : es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre pero no se lo encuentra como un metal libre ya que este se lo halla en forma de silicatos o unidos con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio

Estas sustancias también presentan ciertas características relacionadas con la producción de energía el cual es el tema central de nuestro proyecto como por ejemplo se puede decir que el cobre es un excelente conductor de electricidad y tiene una baja resistencia y por esta razón se lo utiliza en transformadores y focos por su parte el aluminio también es un excelente conductor de electricidad que puede ser utilizado n varias áreas de nuestra vida como en las bombillas al igual que el cobre, pero el cobre ha perdido mucho frente al aluminio ya que este es más barato  y los gobiernos los pueden usar para diferentes actividades, pero este proyecto se necesita de varias reacciones químicas entre ambos elementos en la cual uno gana y pierdo electrones pero con respecto a ese tema se dará más información en los próximos capítulos.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

Mediante la observación se ha determinado la falta de iluminación en varios sectores de la ciudad como es el sector sur, lo cual hace que estas zonas sean estudiadas para proponer posibles soluciones a dichos problemas, entre estas se podría encontrar el uso de las celdas fotovoltaicas que son una fuente de energía renovable ya que trabajan con el sol y por lo tanto no afectan al medio ambiente además con ellas se podría ahorrar energía y dinero ya que al compararla con las celdas fotoconductivas las cuales son las más comunes en el alumbrado de Guayaquil, se determinó que posee una mayor cantidad de beneficios para nuestro país.

OBJETIVO

Exponer el uso de las celdas fotovoltaicas mediante la experimentación con ciertas sustancias químicas y la demostración de reacciones existentes entre dichas sustancias para identificar la factibilidad de este tipo energía renovable y con esto ayudar a reducir la contaminación al medio ambiente.

HIPOTESIS

1.-  Mediante el uso de celdas fotovoltaicas se reducirá el gasto fiscal.

2.- Las celdas fotovoltaicas son un método de producción de energía innovador y ecológico.

3.- El tamaño de la celda fotovoltaica determina la cantidad de energía que producirá.

MARCO TEÓRICO

Para nuestro proyecto utilizaremos diversos compuestos químicos que poseen las siguientes formulas:

Cu2+        Cobre ionico que actua como un polímero

Al+3         Aluminio el cual se encuentra en el papel que utilizamos en la casa

CuCl2      Cloruro de cobre

Cu2SO4   Sulfato de Cobre

NaCl        Cloruro de Sodio

 Fe +3        Hierro como virutas de acero

 NaF         Fluoruro de Sodio

Existen diversas reacciones entre los electrones entre las cuales encontramos las redox que consisten en la transferencia de electrones entre dos especies en la cual uno de los reactivos debe ceder elementos y se oxida, pero el otro recibe electrones por lo tanto se reduce y recibe el nombre de especie oxidante.

Una forma muy simple de lograr la reacción entre aluminio metálico y una sal de cobre el aluminio tiende a oxidarse y por eso pierde electrones al convertirse en Al+3 mientras que el Cu puede ganar electrones y queda la siguiente reacción:

3 Cu+2 + 2 Al ⇌ 3 Cu + 2 Al+3

 Se debe de equilibrar las reacciones por lo tanto el resultanto seria una reacción como la siguiente:

Cu2+ + 2 e– ⇌ Cu

Se realiza una nueva oxidación y queda como resultado final:

Al ⇌ Al+3 + 3 e–

El proceso para que ocurran estas reacciones es la colocación de una pequeña cantidad de alguna sal del cobre como el cloruro de cobre o sulfato de cobre sobre el papel aluminio y luego se añade unas gotas de agua, en un corto periodo de tiempo este adquiere un color pardo del cual se desprenden gases y calor de forma increíble.

La espontaneidad de la reacción viene dada por los potenciales redox del cobre y del aluminio:

El potencial de oxidación del Al es:

Al(s) → Al3+(aq) + 3e−        +1.68 V

El potencial de reducción del cobre es:

Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)           +0.34

Siendo el potencial de la ecuación general +2,02 V

2 Al(s) → 2 Al3+(aq) + 6e−         + 1,68 V

3 Cu2+(aq) + 6e− → 3 Cu(s)        + 0,34 V

De las cuales la ecuación general del proceso sería:

3 Cu+2 + 2 Al ⇌ 3 Cu + 2 Al+3          + 2,02 V

En la actualidad podemos encontrar diversas formas de encontrar la espontaneidad de una reacción electroquímica como la fórmula de Gibbs la cual determina que cuando el resultado adquiere un valor negativo la reacción es espontanea en la dirección propuesta. Además, Gibbs planteo esta fórmula , la cual es mal utilizado a nivel mundial para fomentar el aprendizaje de los estudiantes en nuestro país, la fórmula es la siguiente:

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