El grupo de investigación del profesor asistente de la Universidad de Florida Central Yang Yang ha desarrollado dos tecnologías prometedoras de almacenamiento de energía en su trabajo con sistemas de energía sostenibles.
Yang ve sistemas revolucionarios que pueden producir y almacenar energía de manera económica y eficiente como una posible solución a las crisis energéticas y ambientales.
"Tratamos de convertir la energía solar en electricidad o combustibles químicos. También tratamos de convertir los combustibles químicos en electricidad. Entonces, hacemos cosas diferentes, pero todas están relacionadas con la energía", dijo Yang, quien vino a la UCFen 2015 y tiene citas conjuntas en el Centro de Tecnología NanoScience y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales.
Una de las tecnologías de los investigadores mejoraría las baterías a base de litio que están en todas partes en las computadoras portátiles, teléfonos inteligentes, dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos de hoy en día. La otra ofrece una alternativa más segura y estable que las baterías de litio.
Electrodo para batería de alto rendimiento
Como se informó recientemente en el diario académico Materiales de energía avanzada , los investigadores de la UCF diseñaron un nuevo tipo de electrodo que muestra una excelente conductividad, es estable a altas temperaturas y de fabricación barata. Lo más significativo es que permite recargar una batería de litio de alto rendimiento miles de veces sin degradarse.
Las baterías generan corriente eléctrica cuando los iones pasan del terminal negativo, o ánodo, al terminal positivo, o cátodo, a través de un electrolito.
El grupo de Yang desarrolló un cátodo de batería creado a partir de una aleación de película delgada de sulfuro de níquel y sulfuro de hierro. Esa combinación de materiales aporta grandes ventajas a su nuevo electrodo.
Por sí solos, el sulfuro de níquel y el sulfuro de hierro muestran una buena conductividad. La conductividad es aún mejor cuando se combinan, encontraron los investigadores.
Pudieron aumentar aún más la conductividad al hacer el cátodo a partir de una película delgada de sulfuro de níquel-sulfuro de hierro, y luego grabarlo para crear una superficie porosa de nanoestructuras microscópicas. Estos nanoporos, o estructuras perforadas, expanden enormemente el área de superficie disponiblepara reacción química
"Esta es una tecnología de película delgada realmente transformadora", dijo Yang.
Todas las baterías eventualmente comienzan a degradarse después de que se han drenado y recargado una y otra vez. Las baterías a base de litio de calidad se pueden drenar y recargar entre 300 y 500 veces antes de que comiencen a perder capacidad. Las pruebas muestran una batería con sulfuro de níquel-El cátodo de sulfuro de hierro podría agotarse y recargarse más de 5,000 veces antes de degradarse.
Los investigadores Kun Liang y Kyle Marcus del grupo de Yang trabajaron en el proyecto. Los colaboradores incluyeron a Le Zhou, Yilun Li, Samuel T. De Oliveira, Nina Orlovskaya y Yong-Ho Sohn, todos de UCF, y Shoufeng Zhang de la Universidad de Jilin en Chinay Yilun Li de la Universidad de Rice.
Nuevo catalizador para un mejor almacenamiento de energía
Los estudiantes investigadores graduados en el laboratorio de Yang también desarrollaron un nuevo catalizador para una batería de alta eficiencia que tiene varias ventajas sobre las convencionales.
Las baterías de metal-aire, las celdas de combustible y otras aplicaciones de almacenamiento y conversión de energía dependen de reacciones químicas para producir corriente. A su vez, esas reacciones necesitan un catalizador eficiente para ayudarlas. Los metales preciosos como el platino, el paladio y el iridio han demostrado sercatalizadores eficientes, pero su alto costo y poca estabilidad y durabilidad los hacen poco prácticos para la comercialización a gran escala.
Los investigadores en el grupo de Yang dirigido por Wenhan Niu, Zhao Li y Kyle Marcus desarrollaron un nuevo proceso para crear un catalizador con un sustrato de grafeno, un material bidimensional altamente conductor con el espesor de un solo átomo.
Como se informó la semana pasada en Materiales de energía avanzada demostraron la efectividad de la estructura de nanomecánica de su catalizador probándola en una batería de zinc-aire, demostrando su capacidad de agotarse y recargarse muchas veces.
El electrocatalizador es más seguro y más estable que los compuestos volátiles que se encuentran en las baterías de litio, y puede funcionar bajo la lluvia, temperaturas extremas y otras condiciones difíciles. Y sin la necesidad de metales preciosos, puede fabricarse de manera más económica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Florida Central . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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