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Nature Energy es una revista en línea interesada en todos los aspectos de la energía, desde su generación y almacenamiento, hasta su distribución y gestión, las necesidades y demandas de los diferentes actores involucrados, y los impactos que las tecnologías y políticas energéticas tienen en diferentes sociedades. La revista tiene un interés particular en los estudios que avanzan nuestro conocimiento y informan el desarrollo de tecnologías y soluciones de próxima generación. Nature Energy publica investigación de las ciencias naturales, del comportamiento y sociales.

Hilo de notas

Demostración del control de escape del divertor Super-X para la gestión de la carga térmica transitoria en reactores de fusión compactos

Gestionar la evacuación de potencia en los reactores de fusión es un desafío clave, especialmente en diseños compactos para una energía comercial rentable. Este estudio muestra cómo las configuraciones alternativas de divertor mejoran el control de la evacuación, mejoran la estabilidad, absorben transitorios y permiten la regulación independiente del plasma.

Diseño de una epilámina isotrópica para baterías de Na de estado sólido de 4,2 V estables

Las baterías de estado sólido de sodio de alto voltaje a menudo sufren pérdida de capacidad debido a reacciones internas perjudiciales. Al agregar una capa protectora uniforme al cátodo, este estudio mejora en gran medida su estabilidad, conservando el 77,9% de la capacidad después de 1500 ciclos, y muestra ser prometedor para el desarrollo de baterías de alta energía y mayor duración.

Altas corrientes de recubrimiento sin dendritas en la interfaz entre un ánodo de litio y un electrolito sólido

Se alcanzan altas densidades de corriente de deposición en baterías de estado sólido sin dendritas mediante la compactación de Li6PS5Cl, con modelos que muestran cómo cambios microestructurales específicos aumentan la densidad de corriente crítica.

Controlar la aglomeración inorgánica en las interfases

Los largos tiempos de carga siguen siendo una limitación crítica para las baterías de litio metálico de última generación. Ahora, un diseño de electrolito inhibe la aglomeración inorgánica en las interfases electrolíticas sólidas, desbloqueando capacidades de carga rápida en baterías de litio metálico de alta densidad de energía

Covarianza de las propiedades interfásicas y la capacidad de carga rápida de las baterías de metal de litio de alta densidad energética

Las baterías de metal de litio ofrecen una alta densidad de energía para vehículos eléctricos, pero enfrentan desafíos con la carga rápida. Este estudio investiga electrolitos a base de pirano que contienen varios aniones sustituidos, revelando que los aniones que asocian débilmente los iones de litio mejoran el rendimiento de carga rápida.

Una celda de flujo híbrido para una captura directa de aire estable facilitada por la oscilación del pH

Un cambio de pH inducido electroquímicamente puede facilitar la captura directa de aire a temperatura ambiente; sin embargo, la eficiencia energética se ve comprometida por la oxidación de las moléculas orgánicas redox-activas. Una celda de flujo híbrida que aísla espacialmente los materiales sensibles al oxígeno del aire logra una captura estable de CO2 de corrientes de gas que contienen oxígeno con una baja demanda de energía.

Impacto de los dopantes de litio en las capas de transporte de huecos en la estabilidad de las células solares de perovskita bajo ciclaje día-noche

El dopaje con litio en spiro-OMeTAD afecta negativamente el rendimiento a largo plazo de las celdas solares de perovskita. Qin y su equipo mapean el mecanismo de degradación bajo ciclos de voltaje repetidos y cómo los dopantes sin litio mejoran la estabilidad.

Estabilidad a través de la sobresaturación

Al crecer la demanda de baterías de alta energía, impulsar los voltajes de los cátodos a voltajes más altos a menudo desencadena una degradación rápida. Ahora, una estrategia de codopaje crea una capa superficial de metal ultradelgada en materiales de cátodo avanzados, ayudándolos a mantener su rendimiento a voltajes elevados.

Estrategia universal para la pasivación

La pasivación de defectos de superficie de perovskitas es crucial para lograr celdas solares de perovskita con alto rendimiento y estabilidad, pero las estrategias universales siguen siendo esquivas. Ahora, se ha desarrollado una estrategia de pasivación que tiene una ventana de procesamiento amplia y muestra aplicabilidad a diversas composiciones de perovskita y arquitecturas de dispositivos.

Reacciones en la superficie del grano

El rendimiento de las celdas solares de perovskita con electrodos de carbono mesoscópico se ve limitado por el transporte ineficiente de carga y la acumulación de carga en las interfaces. Ahora, al reaccionar el diisocianato de hexametileno con cationes orgánicos en la superficie de los granos de perovskita y pasivar defectos, se puede lograr una eficiencia del 23,2% en dispositivos de área pequeña.

Cátodo de capas enriquecido con Mn con cero estrés para baterías de próxima generación sostenibles y de alta energía

Las químicas de baterías con alto contenido de níquel plantean preocupaciones sobre el costo, el riesgo de suministro y el impacto ambiental. Un nuevo diseño reduce el uso de níquel en más de un tercio, reemplazándolo con manganeso, más abundante, sin sacrificar el rendimiento.

Captura directa de CO2 en una celda de flujo híbrida electroquímica con un electrodo de fenazina espacialmente aislado

La captura de CO2 electroquímica se ve obstaculizada por la oxidación de moléculas orgánicas redox-activas por O2, lo que afecta la eficiencia energética y la capacidad. Aquí, los autores desarrollan una celda de flujo en la que los componentes sensibles a O2 se aíslan del O2, logrando una eficiencia coulómbica del 99% con bajos requisitos de energía.

Couplage oxidativo fotocatalítico del metano a hidrocarburos C3+ a través de microambientes confinados en nanoporos

El metano puede ser convertido en otros químicos y combustibles útiles a través de la unión oxidativa photocatalítica, pero producir moléculas con más de dos átomos de carbono sigue siendo difícil. Aquí, los autores muestran que el Au altamente tensionado confinado dentro de los nanoporos de TiO2 puede convertir metano en propano con alta selectividad.

Interfaces inertes de baja dimensionalidad para células solares de perovskita

Una estrategia selectiva de crecimiento de plantillas abre el acceso a una clase de interfaces de baja dimensión (CI LD) químicamente inertes, hasta ahora inaccesibles, para la protección de la perovskita tridimensional (3D) subyacente en las células solares de perovskita (PSC). Los prototipos de PSC 3D/CI LD de 1 cm2 alcanzan una eficiencia superior al 25% y presentan una elevada estabilidad operativa y térmica.

Paradigma de afinidad unificada para el diseño racional de electrolitos de metal de litio de alta eficiencia

El diseño de electrolitos es clave para baterías de litio metálico de alta energía, pero las conexiones estructura-rendimiento son difíciles de predecir. Un marco que utiliza la afinidad normalizada del catión/anión-solvente permite la predicción cuantitativa de la microestructura, el transporte y la interfase, lo que conduce a un rendimiento excepcional.

La importancia crítica de la presión de la pila en las baterías

La presión de apilamiento juega un papel fundamental en el rendimiento de la batería, influyendo en el comportamiento electroquímico, la integridad del material y la eficiencia del sistema. Los autores analizan los datos de presión de apilamiento existentes y establecen relaciones entre la presión de apilamiento y el rendimiento de la batería para proporcionar información valiosa para mejorar el diseño y la eficiencia de la batería.

Cátodos monocristalinos de Ni ultralto con fases ingenierizadas por enlace intrarred unidas suprimen la evolución de la deformación

Los cátodos monocristalinos ricos en Ni mejoran la estabilidad mecánica, pero sufren de largos caminos de difusión y tensión estructural. Este estudio presenta un diseño con enlaces intrarred que logra una degradación casi nula y un rendimiento de ciclo excepcional.

Estabilidad de cátodo estratificado excepcional a 4,8 V mediante diseño de cationes de alta valencia supersaturados

Cátodos de capas ricas en níquel prometen una mayor densidad de energía a altos voltajes, pero sufren de pobre estabilidad de ciclos. Este estudio mejora la estabilidad al introducir una capa superficial de cationes de alta valencia supersaturada que estabiliza la estructura y suprime reacciones secundarias para ciclos duraderos a 4,8 V.

Catálisis tolerante a impurezas

Los portadores de hidrógeno orgánicos líquidos (LOHCs) pueden almacenar y transportar hidrógeno utilizando la infraestructura de combustible existente, pero generalmente requieren compuestos de almacenamiento derivados de fósiles, catalizadores de metales preciosos y alimentaciones de hidrógeno puro. Ahora, un sistema LOHC diol/lactona en combinación con un catalizador inverso Al2O3/Cu aborda los tres problemas.

Siembra antisolvente de monocapas autoensambladas para células solares tándem flexibles monolíticas de perovskita/Cu(In,Ga)Se2

Las superficies irregulares de las células solares de seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) plantean desafíos para el depósito de las capas superiores en las células solares tandem flexibles de perovskita/CIGS. Ying et al. abordan este problema utilizando una estrategia de antidisolvente y siembra, lo que resulta en una eficiencia certificada del 23,8%.

Un enfoque de siembra de antisolvente para producir celdas solares en tándem flexibles estables

Una estrategia de siembra de antisolventes mejoró la formación de monocapas autoensambladas, lo que permitió el crecimiento de células superiores de perovskita de alta calidad en células inferiores flexibles de Cu(In,Ga)(S,Se)2. Una célula solar en tándem flexible de 1 cm2 producida con este enfoque logró una eficiencia certificada del 23,8% y es fotoestable y mecánicamente duradera.

Acelerar la implementación comercial con bancos de pruebas de sistemas de hidrógeno

Los bancos de pruebas de sistemas de hidrógeno alimentados por renovables a escala de kilovatios-megavatios reducen el riesgo técnico y financiero al proporcionar evidencia para informar decisiones sobre la viabilidad económica para inversiones a escala comercial. Futurizar estos bancos de pruebas para que sean 'plug and play' con nuevos componentes o tecnologías puede acelerar la adopción de innovaciones con bajo arrepentimiento.

Combinar el uso de redes de CO2 y H2 beneficia la gestión del carbono en Europa

"Un análisis de la gestión del carbono en Europa muestra que las redes de CO2 y H2 pueden complementarse entre sí. Transportar CO2 y H2 desde regiones de bajo costo con alta disponibilidad a áreas que procesan las dos moléculas en combustibles limpios o secuestran CO2 podría reducir los costos totales del sistema energético en hasta un 5,3%".

Estrategias de redes de H2 y CO2 para el sistema energético europeo

Este estudio sobre la gestión del carbono en Europa muestra cómo las redes de H2 y CO2 influyen en si el CO2 se transporta a centros de energías renovables y sitios de secuestro o si el H2 se entrega a sitios industriales para producir combustibles limpios a partir de CO2 capturado.

Bonos respaldados por contribuyentes para financiamientos de servicios públicos

Las empresas de servicios públicos están utilizando cada vez más bonos respaldados por los pagos de los consumidores (RBBs) para proporcionar protección financiera contra el clima extremo y, más ampliamente, la transición energética. En consecuencia, esbozamos las mejores prácticas para las comisiones de servicios públicos y defensores de los consumidores para reducir los costos de financiamiento y proteger a los consumidores en la ejecución de los RBBs.

Tratamiento térmico en un ambiente rico en oxígeno para suprimir trampas de nivel profundo en una célula solar de Cu2ZnSnS4 con una eficiencia certificada del 11.51%

La eficiencia de las células solares de kesterita de sulfuro puro está limitada por defectos de nivel profundo. Wu et al. desarrollan un tratamiento térmico en un entorno rico en oxígeno para suprimir las vacantes de azufre, logrando una eficiencia certificada del 11,51%.

La energía solar en tejados puede reducir la inseguridad energética

Los resultados de una encuesta a gran escala de hogares de bajos a moderados ingresos en EE. UU. muestran que la instalación de paneles solares en techos redujo la inseguridad energética en un 15-46% en cinco medidas diferentes. Por lo tanto, las políticas que apoyan la adopción de paneles solares en techos podrían utilizarse para reducir la incidencia de la inseguridad energética.

Una estrategia de diseño molecular para mejorar la evolución de hidrógeno en electrocatalizadores de platino

La interfaz electrodo-acuosa es crucial para diseñar electrocatalizadores eficaces para la reacción de evolución de hidrógeno, que ocurre en los electrolizadores de agua. En este trabajo, los autores exploran el uso de capas orgánicas sobre electrodos de Pt, mejorando la actividad de evolución de hidrógeno en medios alcalinos hasta 50 veces.

El impacto de las ordenanzas sobre el ruido en el potencial técnico eólico terrestre de los Estados Unidos

Este trabajo cuantifica el impacto de las ordenanzas sobre el ruido en la capacidad de energía eólica en Estados Unidos. Encuentra que las ordenanzas de ruido existentes reducen la capacidad en un 8% por encima de los límites de retroceso estándar y explora los impactos de otros escenarios hipotéticos de ordenanzas.

Técnica de estabilización de tinta para células solares de puntos cuánticos imprimibles de gran área

La poca estabilidad de los puntos cuánticos coloidales (CQD) obstaculiza su uso en células solares de gran superficie. Se demuestra una tinta CQD imprimible y estable utilizando ingeniería química de soluciones para controlar los iones de la superficie en los CQD y evitar la fusión entre puntos. Esta tinta produjo un módulo solar con una eficiencia de conversión de energía superior al 10%.

Superando barreras de eficiencia y costo para células fotovoltaicas de puntos cuánticos de gran área mediante la ingeniería de tintas estables

La inestabilidad de las tintas de puntos cuánticos dificulta la ampliación de la electrónica de puntos cuánticos coloidales. Ahora, Shi y su equipo estabilizan las tintas con un entorno rico en yodo en un disolvente de baja coordinación, logrando un 13,4% en células solares de pequeña área y más del 10% en módulos.

Semimetales topológicos con quiralidad intrínseca como electrocatalizadores controladores de espín para la reacción de evolución de oxígeno

La evolución del oxígeno es una reacción clave en los electrolizadores y conlleva un proceso de transferencia de electrones dependiente del espín y multi-electrón. Aquí, los autores utilizan semimetales topológicos con quiralidad intrínseca como medio para controlar el espín en catalizadores de evolución de oxígeno, y exploran el papel del acoplamiento espín-órbita en la determinación de la actividad.

Estimación de la capacidad de sistemas de almacenamiento en el hogar utilizando datos de campo

Aunque la regulación dentro de la Unión Europea requiere que los fabricantes de sistemas de almacenamiento de baterías proporcionen estimaciones del estado de salud a los clientes, no existen métodos estandarizados para tales estimaciones. Ahora, se presenta un gran conjunto de datos de acceso abierto de ocho años de mediciones de campo de sistemas de almacenamiento doméstico, lo que permite el desarrollo de un método de estimación de capacidad.

Polianiones estabilizan el óxido-reducción de aniones

Tradicionalmente, los cátodos de baterías de iones de litio enfrentan un compromiso entre la densidad de energía otorgada por la reducción-oxidación de aniones a alta tensión y la estabilidad a largo plazo. Ahora, se ha demostrado que la incorporación de motivos de polianiones en una estructura cristalina de óxido desordenado estabiliza la subred de oxígeno, mejorando la retención de capacidad a altas densidades de energía.

Fabricación escalable de perovskitas de banda ancha utilizando disolventes verdes para células solares en tándem

La fabricación sostenible de células solares de perovskita es crítica. Duan et al. presentan un sistema de disolvente más respetuoso con el medio ambiente para procesar películas de perovskita de banda ancha que también pueden ser utilizadas para la fabricación a escala industrial en aire ambiente.

Cobertura homogénea de la capa de pasivación de perovskita de baja dimensionalidad para módulos solares de perovskita formamidinio–cesio

Lograr una cobertura uniforme de capas interfaciales en celdas solares de perovskita es un desafío, especialmente en áreas grandes. Li et al. presentan pautas de diseño para fabricar estas capas con morfología uniforme, defectos suprimidos y transporte de carga mejorado.

Un viento de cambio en sostenibilidad

Los resinas de epoxi-amina reforzadas con fibra son materiales comunes para las palas de turbinas eólicas, pero son difíciles de reciclar. Ahora, los investigadores formulan una resina alternativa utilizando poliéster derivado de biomasa con enlaces covalentes más fáciles de romper, demostrando la manufacturabilidad industrial y la reciclabilidad de la resina con un prototipo de pala de nueve metros.

La función de la política y el aprendizaje en la fabricación de módulos en la descarbonización industrial por medio de reactores modulares pequeños

Los reactores modulares pequeños nucleares podrían ayudar a descarbonizar los procesos de calor industrial en los Estados Unidos, pero el despliegue generalizado (de hasta mil reactores) depende del aprendizaje en fábrica, los créditos fiscales extendidos y evitar las escaladas de costos.

El impacto de la calidad interfacial y el desorden de rendimiento a nanoescala en la estabilidad de celdas solares de perovskita aleadas

La microscopía convencional no puede correlacionar las propiedades a escala nanométrica de los perovskitas de haluro metálico con el rendimiento de las células solares. Frohna et al. presentan una herramienta de microscopía operando multimodal como una herramienta de diagnóstico para abordar el problema.

Un marco de contribución determinada a nivel nacional para minerales de transición energética

Un marco para que los gobiernos definan sus necesidades, fuentes y contribuciones nacionales de minerales de transición energética puede mejorar las políticas domésticas en todo el mundo y permitir una mayor coordinación nacional y global para evitar crisis de suministro y conflictos de recursos.

El camino hacia la informe precisa

La informe inconsistente sobre materiales y dispositivos de energía en artículos de investigación destaca la necesidad de protocolos estandarizados y mayor transparencia. Iniciativas de benchmarking colaborativas están allanando el camino para resultados más confiables y reproducibles.

Las fuentes de energía renovable sensibles al clima no someten a los sistemas de energía a apagones

Las redes de energía con alta penetración de fuentes de energía renovable dependientes del clima (FERNDC) tienden a tener intensidades de apagones reducidas y vulnerabilidad climática. Las FERNDC, como el viento y la energía solar, no son responsables del ocurrencia de apagones en malas condiciones climáticas.

Impactos de los recursos de energía renovable en la vulnerabilidad climática de los sistemas de energía

Las fuentes de energía renovable (FER) son sensibles al clima, lo que plantea preguntas sobre la vulnerabilidad de las redes de FER con alta penetración dependientes del clima durante eventos climáticos extremos. Aquí, los autores encuentran que la intensidad de los apagones y la vulnerabilidad a eventos climáticos extremos se mitigan en las redes de FER con alta penetración dependientes del clima.

Producción de metano a través de organocatálisis

La reducción electroquímica del dióxido de carbono a combustibles y productos químicos suele ser mediada por catalizadores basados en metales. Ahora, un electrodo de carbono modificado con un catalizador molecular orgánico demuestra una actividad y selectividad prometedoras para la electroreducción del dióxido de carbono a metano a través de una vía inusual.