Los aerogeles de carbono son materiales conductores ultraligeros, que se investigan ampliamente para aplicaciones en electrodos supercondensadores en automóviles eléctricos y teléfonos celulares. Los científicos chinos ahora han encontrado una manera de hacer que estos electrodos sean sostenibles. Los aerogeles se pueden obtener directamente de nanofibrillas de celulosa, elabundante material de la pared celular en madera, encuentra el estudio reportado en la revista Angewandte Chemie .
Los supercondensadores son condensadores que pueden absorber y liberar una gran cantidad de energía en muy poco tiempo. Los requisitos clave para los electrodos de supercondensadores son una gran superficie y conductividad, combinados con un método de producción simple. Otro problema creciente en la producción de supercondensadores:- Principalmente para las tecnologías de teléfonos inteligentes y automóviles eléctricos - es la sostenibilidad. Sin embargo, la producción sostenible y económica de aerogeles de carbono como materiales de electrodos supercondensadores es posible, proponen Shu-Hong Yu y sus colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei, China.
Los aerogeles de carbono son materiales conductores ultraligeros con una superficie muy grande. Se pueden preparar mediante dos rutas de producción: la primera y más barata comienza con componentes fenólicos en su mayoría y produce aerogeles con conductividad mejorable, mientras que la segunda ruta se basa en grafeno yprecursores de nanotubos de carbono. El último método proporciona aerogeles de alto rendimiento pero es costoso y no respetuoso con el medio ambiente. En su búsqueda de diferentes precursores, Yu y sus colegas han encontrado una fuente abundante, mucho menos costosa y sostenible: pulpa de madera.
Bueno, en realidad no es pulpa de madera, sino su ingrediente principal, la nanocelulosa. Las paredes celulares de las plantas están estabilizadas por la nanocelulosa fibrosa, y este material extraíble ha estimulado recientemente una investigación sustancial y un desarrollo tecnológico. Forma una red transparente altamente porosa, pero muy establey, con la ayuda de una técnica reciente, la oxidación con un eliminador de radicales llamado TEMPO, forma un hidrogel microporoso de nanofibrillas de celulosa altamente orientadas con una anchura y longitud uniformes. Como aerogeles orgánicos se producen a partir de hidrogeles por secado y pirólisis,los autores intentaron la pirólisis de hidrogel de celulosa nanofibrilada supercríticamente o liofilizada.
Resulta que el método no fue tan sencillo como se esperaba porque la formación de cristales de hielo y la deshidratación insuficiente obstaculizaron la carbonización, según los autores. Aquí, un truco ayudó. Los científicos pirolizaron el gel seco en presencia del catalizador de ácido orgánicoácido para-toluenosulfónico. El catalizador redujo la temperatura de descomposición y produjo una "red nanofibrosa tridimensional porosa y mecánicamente estable" que presenta una "gran área de superficie específica y alta conductividad eléctrica", informaron los autores.
Los autores también demostraron que su aerogel de carbono derivado de la madera funcionó bien como un electrodo sin aglomerante para aplicaciones de supercondensadores. El material mostró propiedades electroquímicas comparables a los electrodos comerciales. El método es una forma interesante e innovadora de fabricar materiales sostenibles adecuadospara uso en dispositivos electrónicos de alto rendimiento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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