La vida actual depende en gran medida de la electricidad. Sin embargo, la demanda incesante de electricidad exige fuentes de energía cada vez más ecológicas y "portátiles". Aunque los molinos de viento y los paneles solares son alternativas prometedoras, la fluctuación de los niveles de producción que dependen de factores externos los hace poco fiables.Por lo tanto, desde el punto de vista de la asignación de recursos y la economía, las baterías secundarias de alta densidad energética son el camino a seguir. Al sintetizar un material novedoso un compuesto metálico para el electrodo que facilita la inversión de la química de los iones, un grupo de investigadores dirigido por el Prof. Idemoto, de la Universidad de Ciencias de Tokio, combate los aspectos derrochadores de las fuentes de energía al sentar una base importante para la producción de baterías secundarias de magnesio recargables de próxima generación. Los investigadores son optimistas sobre el descubrimiento y afirman: "Sintetizamos un tipo de sal de roca que haexcelente potencial para ser utilizado como material de electrodo positivo para murciélagos secundarios de próxima generaciónteries. "
La fuente más popular de energía portátil, una batería consta de tres componentes básicos: el ánodo, el cátodo y el electrolito. Estos participan en una interacción de reacciones químicas mediante las cuales el ánodo produce electrones adicionales oxidación que son absorbidos por elcátodo reducción, lo que resulta en un proceso conocido como reacción redox. Debido a que el electrolito inhibe el flujo de electrones entre el ánodo y el cátodo, los electrones fluyen preferentemente a través de un circuito externo, iniciando así un flujo de corriente o "electricidad".el material en el cátodo / ánodo ya no puede absorber / desprender electrones, la batería se considera muerta.
Sin embargo, ciertos materiales nos permiten revertir la química, utilizando electricidad externa que corre en la dirección opuesta, de modo que los materiales pueden volver a su estado original. Tales baterías recargables son similares a las que se usan en dispositivos electrónicos portátiles como los móviles.teléfonos o tabletas.
El profesor Idemoto y sus colegas de la Universidad de Ciencias de Tokio sintetizaron MgNiO2 sustituido con cobalto, que muestra resultados prometedores como un cátodo novedoso. "Nos centramos en las baterías secundarias de magnesio que utilizan iones de magnesio polivalentes como iones móviles", afirma el profesor Idemoto al tiempo que destacasu estudio y sus tentadoras perspectivas "que se espera que tengan una alta densidad de energía en las baterías secundarias de próxima generación". Últimamente, la baja toxicidad del magnesio y la facilidad para llevar a cabo reacciones inversas han generado entusiasmo por utilizarlo como material anódico en alta-densidad energética, baterías recargables. Sin embargo, la realización de esto sigue siendo difícil debido a la falta de un cátodo y un electrolito complementarios adecuados. Esto es exactamente lo que estos investigadores pretenden cambiar con su investigación publicada en la revista Química inorgánica .
Sobre la base de técnicas de laboratorio estándar, los investigadores sintetizaron la nueva sal utilizando el método de "coprecipitación inversa". De la solución acuosa, pudieron extraer la nueva sal gema. Para investigar la estructura, así como para obtener imágenes reticulares de laextrajeron sal, utilizaron espectroscopía de rayos X de neutrones y sincrotrones de forma complementaria, es decir, estudiaron los patrones de difracción creados cuando las muestras de polvo fueron irradiadas con neutrones o rayos X, dando como resultado picos característicos de intensidad en determinadas posiciones.Los investigadores realizaron cálculos teóricos y simulaciones para los tipos de sal de roca que mostraron un posible "comportamiento de carga-descarga" necesario para materiales de cátodo adecuados. Esto les permitió determinar la disposición de los cationes de Mg, Ni y Co en la estructura de sal de roca basada enen la estructura energéticamente más estable entre los 100 candidatos simétricamente distintos generados.
Aparte del análisis estructural, los investigadores también realizaron pruebas de carga / descarga con una celda tripolar y electrodos de referencia conocidos, bajo varias condiciones, para comprender las propiedades electroquímicas de la sal de roca como material catódico para las baterías recargables de magnesio.que podían manipular las características de la batería en función de la composición de Mg y la relación Ni / Co. Estos análisis estructurales y electroquímicos les permitieron demostrar la composición óptima de la sal de roca como material catódico, junto con su fiabilidad en diferentes condiciones ambientales.Idemoto y el equipo son optimistas acerca de las características de la sal de roca sintetizada, ya que enfatizan, "tiene un excelente potencial para su uso como material de electrodo positivo".
En la actualidad, la industria de las baterías secundarias está dominada principalmente por las baterías de iones de litio que se utilizan para el almacenamiento de electricidad, en vehículos y dispositivos portátiles. Sin embargo, existe un límite en la densidad de energía y el almacenamiento de estas baterías. Pero para el profesor Idemoto,las limitaciones son simplemente oportunidades, como sostiene, "las nuevas baterías secundarias de magnesio tienen el potencial de superar y reemplazar las baterías de iones de litio como baterías secundarias de alta densidad de energía a través de la investigación y el desarrollo futuros".
Con tal optimismo arrojado por la investigación, uno seguramente puede concluir que los humanos están cargando hacia un mañana iluminado por la ciencia de hoy.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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