¿Cuáles son algunas fuentes biofísicas de energía?

La biofísica tiene muchas fuentes de energía diferentes, lo que implica la conversión de formas de energía en energía eléctrica y magnética, o viceversa. La siguiente lista cubre algunas de estas fuentes de energía comunes que se utilizan en nuestra sociedad:

  • Células fotovoltaicas: Más comúnmente conocidas como células solares, absorben la luz solar y producen electricidad. El proceso de un semiconductor de unión p-n que absorbe fotones y crea una corriente se denomina efecto fotovoltaico, de ahí el nombre de célula fotovoltaica. Una unión p-n se forma cuando un semiconductor tipo p entra en contacto con un semiconductor tipo n. Los semiconductores de tipo N tienen electrones (portadores de carga negativa) como portadores de carga conductores, mientras que los semiconductores de tipo p tienen agujeros (portadores de carga positiva) como portadores de carga conductores. La luz (más técnicamente llamada fotón) absorbida cerca de la unión crea un agujero de conducción y un par de electrones de conducción, y los dos pueden entonces viajar en sus respectivos materiales creando una corriente en el circuito. Los semiconductores son críticos en casi todos los dispositivos electrónicos.
  • Fotosíntesis: La energía del fotón hace que un electrón sea expulsado de una molécula, haciendo que las moléculas de la planta sean ionizadas por los fotones. En última instancia, la energía del fotón se convierte en energía química a través de una secuencia de interacciones. En las hojas verdes la clorofila absorberá un fotón y liberará un electrón si la luz es roja o azul-violeta. Sin embargo, si la luz está cerca del verde, entonces no absorberá la luz sino que sólo la reflejará, por lo que las hojas son verdes.
  • Diodo emisor de luz (LED): El LED es el proceso inverso del efecto fotovoltaico; una corriente une los agujeros de conducción y los electrones de conducción en la unión p-n. Se recombinan en la unión y pierden energía en forma de luz.
  • Pilas de combustible: Producen electricidad a través de reacciones químicas. Por ejemplo, el combustible es ionizado y los electrones fluyen de un polo a otro a través de un circuito eléctrico mientras que el combustible ionizado interactúa con un agente oxidante como el oxígeno (O2) en el aire. La reacción química produce una corriente eléctrica y un exceso de energía.
  • Baterías: Son similares a las pilas de combustible en que la energía química se está convirtiendo en energía eléctrica. Sin embargo, la reacción química continúa dentro de la batería incluso cuando no se produce corriente dentro del circuito, mientras que dentro de las pilas de combustible, la reacción química se detiene cuando no se suministra combustible a la pila. Por lo general, las baterías se dividen en dos tipos: No recargable: Las baterías no recargables tienen reacciones químicas que normalmente son difíciles (o peligrosas) de revertir: Una entrada de energía invertirá fácilmente la reacción química dentro de la batería recargable.
  • Centrales eléctricas: Convierten la energía mecánica en energía eléctrica. La energía mecánica funciona en un generador, que produce electricidad a través de la ley de Faraday; la fuente del trabajo mecánico es variada; las cuatro fuentes primarias son el combustible fósil: Las centrales eléctricas de combustible fósil son típicamente de carbón, petróleo y gas natural, mientras que las centrales nucleares utilizan uranio enriquecido o uranio con agua pesada: Los parques eólicos son similares a las represas hidroeléctricas, excepto que el aire hace girar las grandes palas.