Los científicos chinos han hecho un buen uso de los desechos al encontrar una solución innovadora a un problema técnico al transformar una malla de acero inoxidable oxidada en electrodos con propiedades electroquímicas sobresalientes que los hacen ideales para las baterías de iones de potasio. Como se informa en la revistaAngewandte Chemie, el óxido se convierte directamente en una capa compacta con una estructura de rejilla que puede almacenar iones de potasio. Una capa de óxido de grafito reducido aumenta la conductividad y la estabilidad durante los ciclos de carga/descarga.
El aumento del uso de energía renovable requiere un almacenamiento de energía efectivo dentro de la red. Las baterías de iones de litio, ampliamente utilizadas en dispositivos electrónicos portátiles, son candidatas prometedoras. Las baterías de iones de litio se basan en el desplazamiento de iones de litio. Mientras se cargan, los iones se mueven hacia el grafitoelectrodo, donde se almacenan entre las capas de carbono. Al descargarse, se liberan. Sin embargo, el litio es caro y las reservas son limitadas. Las baterías de iones de sodio se han explorado como una alternativa.
"Los iones de potasio son tan económicos y fácilmente disponibles como el sodio, y las baterías de iones de potasio serían superiores desde el punto de vista eléctrico", informa Xin-Bo Zhang. "Sin embargo, el radio significativamente mayor de los iones de potasio ha planteado un problema.El almacenamiento y la liberación repetidos de estos iones desestabilizan los materiales que se utilizan actualmente en los electrodos".
Zhang y un equipo de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Jilin Changchun, China ahora han encontrado una solución elegante en el uso de un material de desecho para fabricar electrodos novedosos: malla de acero inoxidable rechazada de filtros y tamices. A pesar de la excelentedurabilidad de estas rejillas, las duras condiciones conducen a cierta corrosión. El metal se puede recuperar en un horno, pero este proceso requiere una gran cantidad de dinero, tiempo y energía, además de producir emisiones. Dice Zhang: "La conversión en electrodospodría convertirse en una forma de reciclaje más sensata desde el punto de vista ecológico y económico".
La malla corroída se sumerge en una solución de ferrocianuro de potasio prusiato amarillo de potasa, conocido como agente clarificante para el vino. Esto disuelve los iones de hierro, cromo y níquel de la capa de óxido. Estos se combinan con los iones de ferricianuro en elsal compleja conocida como azul de Prusia, un pigmento azul oscuro que se deposita en la superficie de la malla como nanocubos similares a andamios. Los iones de potasio pueden almacenarse y liberarse fácil y rápidamente de estas estructuras.
Luego, los investigadores utilizan un proceso de recubrimiento por inmersión para depositar una capa de óxido de grafeno capas de grafito oxidado. Esta capa se ajusta firmemente a los nanocubos. La reducción posterior convierte el óxido de grafeno en óxido de grafeno reducido RGO, que consta de capasde grafito con átomos de oxígeno aislados. Zhang explica, "el recubrimiento RGO inhibe la formación de grumos y el desprendimiento del material activo. Al mismo tiempo, aumenta significativamente la conductividad y abre vías ultrarrápidas de transporte de electrones".
En las pruebas, las celdas tipo botón fabricadas con estos nuevos electrodos demostraron una excelente capacidad, voltajes de descarga, capacidad de velocidad y una excelente estabilidad de ciclo. Debido a que los electrodos económicos y sin aglutinantes son muy flexibles, son muy adecuados para su uso en dispositivos electrónicos flexibles.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Wiley. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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