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#Novedades de la industria
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Los socios emblemáticos de Graphene producen biotintas de Graphene respetuosas con el medio ambiente
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Para baterías recargables y dispositivos de almacenamiento de energía.
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Los investigadores del Trinity College de Dublín (Irlanda), el CIC EnergiGUNE y el INCAR-CSIC (España), que son socios emblemáticos de Graphene, han producido baterías recargables y dispositivos de almacenamiento de energía hechos de un material basado en grafeno no tóxico y respetuoso con el medio ambiente
Con las actuales baterías de iones metálicos alcanzando sus limitaciones teóricas en términos de ciclo de vida, capacidad y potencia, los investigadores se centraron en alternativas metal-aire, como las baterías de sodio-aire (Na-O2).
Equipados con ánodos de sodio y cátodos que atrapan el oxígeno, estos dispositivos tienen interesantes y únicas capacidades recargables: El NaO2 se produce cuando la batería agota su energía almacenada, que luego se recicla para formar sodio metálico y oxígeno cuando la batería se carga.
En este estudio, se hizo un cátodo usando un aerogel poroso basado en grafeno.
El equipo de Graphene Flagship lo fabricó exfoliando electroquímicamente láminas de grafito con la ayuda de moléculas derivadas de bloques de construcción de ADN, como el monofosfato de adenosina.
Estas biomoléculas se insertan en la estructura de grafito, causando que las láminas se hinchen. Las láminas se raspan y se procesan más, dando lugar a la formación de escamas de grafeno, de alrededor de 1-2 nm de espesor y 400-600 nm de ancho.
Los investigadores del buque insignia del grafeno también destacaron una función secundaria de estas biomoléculas: se adsorben en la superficie del grafeno, lo que permite que las escamas se dispersen en el agua.
La tinta conductora resultante es preferible a otras que contienen disolventes orgánicos por varias razones, sobre todo por su bajo impacto en el medio ambiente.
Los investigadores del buque insignia de Graphene utilizaron entonces una técnica de liofilización para transformar la tinta en un aerogel, adecuado para el cátodo de la batería. Estas nuevas baterías podían recargarse 50 veces con una eficiencia del 94%, un resultado muy competitivo que supera a otros cátodos basados en grafeno.
"Creemos que los fosfatos de estas biomoléculas son la razón principal de este éxito. Estos grupos químicos permiten que el NaO2 se recicle más rápidamente durante la fase de carga", dijo Nagore Ortiz-Vitoriano del socio insignia de Graphene, CIC EnergiGUNE, que fue co-autor de este estudio.
Sin necesidad de ningún aditivo, esta tinta de grafeno también se usó para imprimir patrones conductores de electricidad como parte de dispositivos de almacenamiento, como los micro-supercapacitores. Estos dispositivos mostraron un rendimiento notable, comparable al de los actuales dispositivos basados en grafeno, y conservaron alrededor del 75% del rendimiento inicial después de 5.000 ciclos de carga y descarga.
"Seguiremos refinando la estructura de nuestros dispositivos y continuaremos mejorando su capacidad y vida útil, así como reduciendo las pérdidas de energía durante el funcionamiento", dijo José María Munuera del socio insignia de Graphene, CSIC, y autor correspondiente de este estudio.
"Demostrando que una biotinta acuosa basada en grafeno mejora el rendimiento de las baterías y los supercapacitores, este trabajo proporciona una novedosa solución de material sostenible para avanzar en el campo", dijo Vittorio Pellegrini, el líder del paquete de trabajo de Graphene Flagship para el almacenamiento de energía.
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