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sábado, 27 de agosto de 2016

IMPRESIONANTE: Desarrollan una batería sostenible barata prometedora, para el almacenamiento de energia desde la red eléctrica.

Químicos de la Universidad de Waterloo han desarrollado una batería de zinc -ion de larga duración que cuesta la mitad del precio de las baterías de iones de litio actuales y podrían contribuir a que las comunidades se alejen de las centrales eléctricas tradicionales y en la producción de energía solar y eólica renovable.


La Profesora Linda Nazar y sus colegas de la Facultad de Ciencias de Waterloo hicieron el descubrimiento importante, que aparece en la revista Nature Energy. La batería basada no inflamables, materiales seguros, no tóxicos y, sal a base de agua con pH neutro. 

Se compone de un electrolito a base de agua, un electrodo positivo de óxido de vanadio con pilares y un barato electrodo negativo de zinc metálico. La batería genera electricidad a través de un proceso reversible llamado intercalación, donde los iones de zinc con carga positiva se oxidan desde el electrodo negativo de metal zinc, viajan a través del electrolito e insertar entre las capas de nanoláminas óxido de vanadio en el electrodo positivo. Esto impulsa el flujo de electrones en el circuito externo, creando una corriente eléctrica. 

El proceso inverso se produce en la carga. La célula representa la primera demostración de la intercalación de iones de zinc en un material en estado sólido que satisfaga cuatro criterios esenciales: alta reversibilidad, la tasa y de la capacidad y no la formación de dendritas de zinc. Proporciona más de 1.000 ciclos con capacidad de retención de 80 por ciento y una densidad de energía estimada de 450 vatios-hora por litro. 

Las baterías de litio también operan por intercalación de litio-iones, pero que suelen utilizar costosos electrolitos, inflamables y orgánicos. "La demanda mundial de energía sostenible ha desencadenado una búsqueda de un bajo costo manera fiable, para almacenarla", dijo Nazar, una Cátedra de Investigación en Materiales Sólidos Estatales de Energía y Profesor de Investigación de la Universidad en el Departamento de Química. 

"La batería de iones de zinc-acuosa que hemos desarrollado es ideal para este tipo de aplicación, ya que es relativamente barato y es inherentemente seguro". Se espera que el mercado mundial de almacenamiento de energía para crecer a $ 25 mil millones en los próximos 10 años. La ventaja para los fabricantes es que pueden producir esta batería de zinc a bajo costo debido a que su fabricación no requiere condiciones especiales, tales como la humedad ultra bajo o la manipulación de materiales inflamables necesarios para las baterías de iones de litio.

"El enfoque que solía ser en minimizar el tamaño y peso para el mercado de dispositivos electrónicos portátiles y automóviles", dijo Dipan Kundu, estudiante postdoctoral en el laboratorio de Nazar y primer autor del artículo. "Cuadrícula de almacenamiento necesita un tipo diferente de la batería y que nos ha dado Licenciamos mirar en diferentes materiales." El agua en el electrolito no sólo facilita el movimiento de los iones de zinc, también se hincha el espacio entre las hojas, al igual que los equipos de una torta de la boda, dando el zinc era suficiente espacio para entrar y salir de la estructura positivos como los ciclos de la batería. dimensiones a escala nanométrica del material del electrodo y electrolito acuoso de alta conductividad de la batería también mejoran sus tiempos de vida de ciclo y de respuesta. Junto con investigadores del Centro Conjunto de Investigación de almacenamiento de energía en los EE.UU., el equipo de Nazar también está investigando las baterías de iones de intercalación multivalentes basadas en Mg 2 + en electrolitos no acuosos. Ellos fueron los primeros en informar altamente reversible ciclismo Mg en las capas thiospinel y sulfuros TIS2, que representan los primeros materiales de inserción Mg altamente funcionales nuevos reportados en más de 15 años. Sus trabajos aparecieron en Energía y Medio Ambiente Ciencia y ACS Energía cartas a principios de este año.


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