La clorofila, la sangre y la vitamina B12 se basan en la molécula de porfirina. Pero la porfirina también se puede usar como un material de electrodo donde acelera el proceso de carga de las baterías recargables. Edición internacional Angewandte Chemie "revista, los investigadores de KIT ahora presentan el nuevo sistema de materiales que podría marcar el comienzo de una era de almacenamiento de energía de alto rendimiento y supercondensadores".
Actualmente, la tecnología de batería más utilizada se basa en iones de litio. Ningún otro dispositivo de almacenamiento recargable para energía eléctrica tiene propiedades de aplicación comparables. Por lo tanto, las baterías de iones de litio son actualmente indispensables para dispositivos como computadoras portátiles, teléfonos inteligentes o cámaras, aunqueserían deseables propiedades mejoradas como la carga rápida. Sin embargo, muchos materiales que mejoran las propiedades de las baterías de iones de litio en el laboratorio no son opciones sostenibles porque son raros, caros, tóxicos o dañinos para el medio ambiente. Idealmente, de alto rendimientolos materiales de almacenamiento de energía se basarían en recursos renovables.
Un grupo de investigación interdisciplinario encabezado por el profesor Maximilian Fichtner del Helmholtz Institute Ulm, fundado y organizado por KIT, y el profesor Mario Ruben del KIT Institute of Nanotechnology, ahora presenta un nuevo material de almacenamiento de energía que permite una inclusión muy rápida y reversible de litioiones. Para este propósito, se agregaron grupos funcionales a la molécula de porfirina de cobre orgánico que produce la reticulación estructural y electroconductora del material cuando la batería se carga por primera vez. Esto estabiliza significativamente la estructura del electrodo en pruebas de laboratorio ypermite varios miles de ciclos de carga-descarga.
Con este material, se midieron capacidades de almacenamiento de 130-170 miliamperios-hora por gramo mAh / g en el laboratorio, a un voltaje medio de 3 voltios, y tiempos de carga y descarga de solo un minuto. Experimentos actualessugieren que la capacidad de almacenamiento se puede aumentar en otros 100 mAh / gy que el sistema de almacenamiento se puede operar no solo con litio, sino también con el sodio mucho más abundante.
"Las porfirinas se presentan muy a menudo en la naturaleza y son los componentes básicos de la clorofila, del pigmento sanguíneo humano y animal hemoglobina y de la vitamina B12", explica Fichtner. Las variantes técnicas de estos materiales ya están en uso, por ejemplo, para el azul.tóner de color en impresoras láser o para pintura de automóviles. Al unir grupos funcionales a la porfirina, los científicos lograron aprovechar sus propiedades específicas en los sistemas de almacenamiento eléctrico electroquímico por primera vez. "Las propiedades de almacenamiento son excepcionales porque el material tiene la capacidad de almacenamiento de unbatería, pero funciona tan rápido como un supercondensador ", dice Fichtner.
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Materiales proporcionado por Instituto Karlsruher für Technologie KIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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