Un nuevo tipo de batería desarrollado por científicos de la Oregon State University es prometedor para el almacenamiento de energía sostenible y de alta potencia.
Es la primera batería del mundo que usa solo iones hidronio como portador de carga.
La nueva batería ofrece una opción adicional para los investigadores, particularmente en el área de almacenamiento estacionario.
El almacenamiento estacionario se refiere a baterías en una ubicación permanente que almacenan energía de la red, incluida la energía generada a partir de fuentes de energía alternativas como turbinas eólicas o celdas solares, para su uso en modo de espera o emergencia.
El hidronio, también conocido como H3O +, es un ion cargado positivamente que se produce cuando se agrega un protón a una molécula de agua. Investigadores de la Facultad de Ciencias de la OSU han demostrado que los iones de hidronio pueden almacenarse de forma reversible en un material de electrodo que consiste en dianhidruro perilenetetracarboxílico,o PTCDA.
Este material es un sólido molecular orgánico, cristalino. La batería, creada en el Departamento de Química del estado de Oregón, utiliza ácido sulfúrico diluido como electrolito.
El estudiante graduado Xingfeng Wang fue el primer autor del estudio, que se publicó en la revista Edición internacional Angewandte Chemie , una publicación de la Sociedad Química Alemana.
"Esto puede proporcionar una oportunidad de cambio de paradigma para baterías más sostenibles", dijo Xiulei Ji, profesor asistente de química en OSU y el autor correspondiente de la investigación. "No utiliza litio, sodio o potasio para llevar la carga, y solo usa el ácido como electrolito. Hay una gran abundancia natural de ácido, por lo que es altamente renovable y sostenible ".
Ji señala que hasta ahora, los cationes, iones con carga positiva, que se han utilizado en baterías han sido metales alcalinos, metales alcalinotérreos o aluminio.
"No se consideraban seriamente los cationes no metálicos para las baterías", dijo.
El estudio observó una gran dilatación de la estructura de celosía PTCDA durante la intercalación: el proceso de recepción de iones entre las capas de su estructura. Eso significaba que el electrodo se estaba cargando y la estructura PTCDA se expandía, por iones hidronio, en lugar deprotones extremadamente pequeños, que ya se usan en algunas baterías.
"Los sólidos orgánicos generalmente no se contemplan como materiales de electrodos cristalinos, pero muchos son muy cristalinos, dispuestos en una estructura muy ordenada", dijo Ji. "Este material PTCDA tiene mucho espacio interno entre sus componentes moleculares, por lo que ofrece una oportunidadpara almacenar grandes iones y buena capacidad "
Los iones de hidronio también migran a través de la estructura del electrodo con una "fricción" relativamente baja, que se traduce en alta potencia.
"No va a alimentar automóviles eléctricos", dijo Ji. "Pero sí brinda una oportunidad para que los investigadores de baterías vayan en una nueva dirección a medida que buscan nuevas alternativas para el almacenamiento de energía, particularmente para el almacenamiento de la red estacionaria".
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Oregón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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