Repositorio
Institucional

Silva, Camila

Valorization of Residual Brewery Biomass for the Production of Counter Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells

MDPI

CATALYSTS

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In this work, a biochar catalyst was developed from residual brewery spent grain (BSG) biomass and iron oxide to be applied in the counter electrode (CE) in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The composite was obtained using a two-stage methodology based on microwave-assisted hydrothermal carbonization and pyrolysis, evaluating the influence of the pyrolysis temperature (700, 800 and 900 degrees C) on the properties and performance of the material. As result, composites with a high carbon and iron oxide content were obtained in a magnetite state attached to the surface. Furthermore, the physicochemical characteristics of the biochar showed similarities to those of reduced graphene oxide (rGO), which was attributed to the incorporation of iron oxide and the pyrolysis temperature. Electrochemical analysis showed that the composite pyrolyzed at 800 degrees C presented better catalytic activity and lower charge transfer resistance. Its application in the CE of a DSSC presented a current density of 10.44 mA/cm2 and an efficiency of 3.05%, values close to the conventional Pt catalyst in DSSCs (Pt = 4.43%). This study validates the use of a composite based on residual brewery biomass with iron oxide in a CE, making it an alternative that contributes to the recovery of residues and the generation of sustainable technologies.En este trabajo, se desarrolló un catalizador de biocarbón a partir de biomasa residual de grano de cervecería (BSG) y óxido de hierro para su aplicación en el contraelectrodo (CE) de celdas solares sensibilizadas por colorante (DSSCs). El compuesto se obtuvo mediante una metodología de dos etapas basada en carbonización hidrotermal asistida por microondas y pirólisis, evaluando la influencia de la temperatura de pirólisis (700, 800 y 900 °C) en las propiedades y el rendimiento del material. Como resultado, se obtuvieron compuestos con un alto contenido de carbono y óxido de hierro en estado de magnetita adherida a la superficie. Además, las características fisicoquímicas del biocarbón mostraron similitudes con las del óxido de grafeno reducido (rGO), lo que se atribuyó a la incorporación de óxido de hierro y a la temperatura de pirólisis. El análisis electroquímico mostró que el compuesto pirolizado a 800 °C presentó mejor actividad catalítica y menor resistencia a la transferencia de carga. Su aplicación en el electrodo de carbono de una celda solar sensibilizada por colorante (DSSC) presentó una densidad de corriente de 10,44 mA/cm² y una eficiencia del 3,05 %, valores cercanos a los del catalizador de platino convencional en DSSC (Pt = 4,43 %). Este estudio valida el uso de un material compuesto a base de biomasa residual de cervecería con óxido de hierro en un electrodo de carbono, lo que lo convierte en una alternativa que contribuye a la recuperación de residuos y a la generación de tecnologías sostenibles.

artículo original

dye-sensitized solar cells

biochar-based catalyst

counter electrode

residual biomass

10.3390/catal15050433

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ACTIVATED CARBONS

RECENT PROGRESS

GRAPHENE-OXIDE

TEMPERATURE

ABSORPTION

PYROLYSIS

BIOCHAR

ACTIVATED CARBONS

RECENT PROGRESS

GRAPHENE-OXIDE

TEMPERATURE

ABSORPTION

PYROLYSIS

BIOCHAR

Electroquímica

Bioproductos

Ingeniería Química

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acceso abierto

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WOS:001495569400001

Valorization of Residual Brewery Biomass for the Production of Counter Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells

artículo original

MDPI

CATALYSTS

Chemistry, Physical

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CC BY 4.0

ANID BECAS/DOCTORADO NACIONAL#Fondecyt Regular Project(Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Tecnologica (CONICYT)CONICYT FONDECYT)

ANID BECAS/DOCTORADO NACIONAL [1201865]

Fondecyt Regular Project [1231242]

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