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Abstract
Los pigmentos naturales se cree son una opción viable como materiales fotosensibles en celdas solares electroquímicas. El presente trabajo evalúa el efecto del método de extracción y purificación de los pigmentos de la flor de jamaica (Hibiscus sabdariffa) en la eficiencia energética de celdas solares electroquímicas. Para el efecto los pigmentos fueron extraídos con metanol acidificado utilizando tres diferentes ácidos, el ácido clorhídrico, ácido cítrico y ácido trifluoroacético. La evaluación del contenido de antocianinas totales reveló que el ácido clorhídrico es el más eficiente en el proceso de extracción. Mediante técnicas de cromatografía se identificaron dos antocianinas en los extractos de la flor de Jamaica, la cianidina 3-sambubiósido y la delfinidina 3-sambubiósido. La evaluación de la eficiencia de conversión energética de celdas solares sensibilizadas con estos pigmentos reveló que el la extracción con ácido clorhídrico produce celdas con mayor eficiencia. Mediante un proceso de purificación con hexano se determinó que los residuos no polares existentes en los extractos no influyen en el desempeño de la celda, sin embargo residuos del solvente aparentemente la afectan. Finalmente se determinó que las celdas solares no tienen gran estabilidad en el tiempo, teniendo una tendencia creciente en las primeras 72 horas y un posterior decrecimiento.
References
Wongcharee, K. Meeyoo, V. & Chavadej, S. (2007). Dye-sensitized solar cell using natural dyes extracted from rosella and blue pea flowers. Solar Energy Materials & Solar Cells. 91(2007). 566-571. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2006.11.005.
Susanti, D. Nafi, M. Purwaningsih, H. Fajarin, R. & Kusuma, G. (2013). The preparation of Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) from TiO2 and Tamarillo Extract. 9 (2014). 3-10. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.proche.2014.05.002.
Grätzel, M. (2003). Dye-sensitized solar cells. Journal of Photochemistry and Photobiology C. 4 (2003). 145-153. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1389-5567(03)00026-1.
Duval, J. (2010). Estudio teórico-práctico de fotoelectrodos base TiO2 para uso en celdas solares. (Tesis para obtener el grado de Master en Tecnología Avanzada). Instituto Politécnico Nacional, Tamaulipas, México. URL: http://itzamna.bnct.ipn.mx:8080/dspace/bitstream/123456789/9830/1/186.pdf.
Alvarado, S. (2011). Síntesis de Óxidos de Titanio (TiO2) y Óxidos de Zinc (ZnO) dopados para su empleo en Celdas Solares. (Tesis profesional presentada como requisito parcial para obtener el título en Licenciatura Química). Universidad de la Américas, Puebla, México. URL: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lqu/alvarad
Sánchez, M. (2014). Nuevos sensibilizadores de Rutenio-Bipiridina para células solares sensibilizadas por colorantes. (Tesis doctoral en Ciencias). Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, España. URL: http://hdl.handle.net/10486/666665.
Flores, N. (2014). Determinación de la eficiencia energética de celdas solares sensibilizadas con pigmentos obtenidos de extractos naturales. Procesos microbiológicos y nanopartículas de germanio. (Trabajo final de graduación para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería Química). Universidad de Costa Rica, Costa Rica. URL: http://www.kerwa.ucr.ac.cr/handle/10669/16744.
Hug, H. Bader, M. Mair, P. y Glatzel, T. (2014). Biophotovoltaics: Natural Pigments in dye/Sensitized solar cells. Science Direct, 115(3), 216-225. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.10.055.
Cabrera, M. (2014). Estudio de colorantes fotosensibles obtenidos de tres plantas de la región sur del Ecuador para ser aplicadas en celdas solares mediante espectrometría UV-Visible. (Trabajo de fin de titulación para optar por el Título de Ingeniero Químico). Universidad Técnica Particular de Loja, Loja, Ecuador. URL: http://dspace.utpl.edu.ec/handle/123456789/10724.
Mansa, R. Govindasamy, G. Farm, Y. Bakar, H. Dayou, J. y Stephen, C. (2014). Hibiscus Flower Extract as a Natural dye sensitizer for a dye-sensitized solar cell. Journal of Physical Science. 25(2). 85-96. URL: http://web.usm.my/jps/25-2-14/25-2-7.pdf.
Aguilera, M. Reza, M. Che, R & Meza, J. Propiedades funcionales de las antocianinas. Revista de Ciencias Biológicas y de la Salud. 8 (2). 16-22. URL: http://biotecnia.ojs.escire.net/index.php/biotecnia/article/view/81/75.
Azza, A. Ferial, A y Esmat, A. (2011). Physico-chemical properties of natural pigments (anthocyanin) extracted from Roselle calyces (Hibiscus Sabdariffa). Journal of American Science, 7(7), 445-456. URL: http://www.jofamericanscience.org/journals/am-sci/am0707/067_6293am0707_445_456.pdf.
Calero, C. (2016). Construcción y caracterización de celdas solares sensibilizadas por pigmentos naturales extraídos de plantas existentes en el Ecuador y determinación de la eficiencia de conversión energética. (Tesis previa a la obtención del grado de Máster en Eficiencia Energética). Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador. URL:http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/15320/1/CD-7036.pdf.
Cid, S. y Guerrero, J. (2014). Roselle calyces particle size effect on the physicochemical and phytochemicals characteristics. Journal of Food Research. 3(5). 83-94 DOI: http://dx.doi.org/10.5539/jfr.v3n5p83.
Association of Official Analytical Chemist (AOAC). (2001). AOAC 10.035: Determinación de pH en frutas y vegetales. URL: http://www.usc.es/caa/MetAnalisisStgo1/PROGRAMA.htm.
Association of Official Analytical Chemist (AOAC). (2003). AOAC 22.061: Determinación de la acidez titulable en frutas y hortalizas elaboradas. URL: http://www.usc.es/caa/MetAnalisisStgo1/PROGRAMA.htm.
International Organization for Standardization, ISO. (2003). ISO: 2173:2003 Fruit and vegetable products -- Determination of soluble solid-Refractometric method. URL: https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:2173:ed-2:v1:en.
Camelo, G. (2013). Caracterización química y colorimétrica de cultivares de jamaica (Hibiscus sabdariffa L.). (Tesis para obtener el grado de maestría en Ciencias en Desarrollo de Productos Bióticos). Instituto Politécnico Nacional, Morelos, México. URL: http://tesis.ipn.mx:8080/xmlui/handle/123456789/12420.
Menéndez, W. (2008). Obtención de colorante para su uso en yogurt a partir de la flor de jamaica (Hibiscus Sabdariffa) y del mortiño (Vaccinium myttillus L.). (Tesis de grado previo a la obtención del título de Ingeniero de alimentos). Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador. URL: https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/11951/3/CAPITULOSSS.pdf.
Obouayeba, P. Djyh, B. Diabate, S. Djaman, J. N'Guessan, J. Kone, M. y Kouakou, T. (2014). Phytochemical and Antioxidant Activity of Roselle (Hibiscus Sabdariffa L.) Petal Extracts. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 5(2). 1453-1465. URL: http://www.rjpbcs.com/pdf/2014_5(2)/%5B175%5D.pdf.
Rodríguez, L. y Wrolstad, R. (2012). Anthocyanin"™s. Handbook of Food Analytical Chemistry, 6(1), 7-69 URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/0471142913.faf0101s00/references.
Laboratorios Camag. (2011). Camag application notes: Fingerprint Analysis/Screening of Medicinal Plants. URL: http://www.camag.com/media/2WG85642/CAMAG_Application_Notes_Herbals.pdf.
Sánchez, M. (2010). Comprobación de la actividad tintorera en fibras orgánicas y sintéticas de a Berberis hallii. (Tesis de grado previa la obtención del título de Bioquímico Farmacéutico). Escuela Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador. URL: http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/698/1/56T00228.pdf.
Peguero, F. (2007). Perfil de antocianinas de tres variedades de frijol negro (Phaseolus vulgaris L.) cultivadas en Honduras. (Proyecto especial presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Agroindustria Alimentaria en el grado académico de licenciatura). Universidad Zamorano, Honduras. URL: http: //bdigital.zamorano.edu/bitstream/11036/681/1/T2467.pdf.
Namin, A. Jivacate, C. Chenvidhya, D. Kirtikara, K. Thongpron (2012) Construction of Tungsten Halogen, Pulsed LED, and Combined Tungsten Halogen-LED Solar Simulators for Solar Cell I-V Characterization and Electrical Parameters Determination. International Journal of Photoenergy. 2012. 1-9. URL: http://dx.doi.org/10.1155/2012/527820
Sordo, J. (2004). Papel antioxidante de Antocianinas presentes en la Col Morada (Brassica oleracea), en Sistemas Oxidantes de FeCl3/Ac. Ascórbico en la Peroxidación del Ácido Linoleico. (Tesis profesional para obtener el título en Licenciatura en Quimicofarmacobiología). Universidad de las Américas, Puebla, México. URL: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lqf/sordo_s_jp/.
Cid, S. & Guerrero, J. (2014). Roselle calyces particle size effect on the physicochemical and phytochemicals characteristics. Journal of Food Research. 3(5). 83-94. URL: http://dx.doi.org/10.5539/jfr.v3n5p83.
Prenesti, E. Berto, S. Daniele, P. & Toso, S. (2005). Antioxidant power quantification of decoction and cold infusions of Hibiscus Sabdariffa flowers. Food Chemistry. 100(2007). 433-438. URL: https://iris.unito.it/retrieve/handle/2318/4687/997/Hibiscus.pdf.
Galicia, L. Salinas, Y. Espinoza, B. y Sánchez C. (2008). Caracterización fisicoquímica y actividad antioxidante de extractos de jamaica (Hibiscus sabdariffa L.) nacional e importada. Revista Chapingo Serie Horticultura. 14(2). 121-129. URL: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=60911556003.
Santacruz, L. (2011). Análisis químico de antocianinas en frutos silvestres colombianos. (Tesis de maestría en Ciencias Químicas). Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia. URL: http://www.bdigital.unal.edu.co/5351/.
Grätzel, M. (2001). Photoelectrochemical Cells. Nature. 414(6861). 338-344. URL: http://dx.doi.org/10.1038/35104607
Oku, T. Kakuta, N. Kobayashi, K. Suzuki, A & Kikuchi K. (2011). Science Direct. 21(2011). 122-126. URL: http://dx.doi.org/10.1016/S1002-0071(12)60045-8.
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