Hoy en día, la demanda de nuevas soluciones de almacenamiento de energía que sean limpias, económicas y que puedan hacer frente a los desafíos modernos es mayor que nunca. Lo necesitamos para ayudar a administrar la creciente proporción de energía renovable en las redes eléctricas, alejar a las comunidades fuera de la red del diesel y los combustibles fósiles, y conectar a aquellos que actualmente no tienen acceso a la energía.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Sydney (UTS) afirman haber desarrollado un sistema que almacena hidrógeno al unirlo con materiales sólidos como las nanopartículas de magnesio. La nueva tecnología del profesor Aguey-Zinsou podría proporcionar energía a tan solo dos centavos por kilovatio-hora y se espera que sea patentada en semanas,

Un nuevo tipo de cátodo

Aunque las baterías de iones de litio (LIB) tienen muchas ventajas y aplicaciones útiles, hay disponibles otros elementos metálicos abundantes, como sodio, zinc, potasio y aluminio.
Estos elementos tienen una química similar al litio y han sido ampliamente investigados. Ejemplos recientes de innovaciones que los utilizan son las baterías de iones de sodio (SIB), las baterías de iones de potasio (ZIB) y las baterías de iones de aluminio (AIB).
Sin embargo, a pesar de los aspectos prometedores relacionados con el potencial redox, la densidad de energía y las aplicaciones potenciales de las baterías, el desarrollo de estas alternativas LIB (llamadas 'más allá de LIB') se ha visto obstaculizado por la falta de materiales de electrodos adecuados.
"Más allá de las baterías de iones de litio son candidatos prometedores para aplicaciones de almacenamiento de energía de alta densidad de energía, bajo costo y a gran escala. Sin embargo, el desafío principal radica en el desarrollo de materiales de electrodos adecuados", dijo el profesor Wang, director del Centro UTS. para Tecnología de Energía Limpia, dijo.


Las baterías de iones de litio más allá son un campo de investigación prometedor para el almacenamiento de energía a gran escala y de bajo costo. Imagen acreditada a la Universidad Tecnológica de Sydney

Ingeniería de deformación de interfaz

Una nueva investigación realizada por el equipo describe una estrategia que utiliza ingeniería de deformación de interfaz en un nanomaterial de grafeno 2D, que produce un nuevo tipo de cátodo. La ingeniería de deformación es el proceso de ajustar las propiedades de un material alterando sus atributos mecánicos o estructurales.
"Esta investigación demuestra un nuevo tipo de cátodos de deformación cero para la intercalación reversible de iones más allá de Li + (Na +, K +, Zn2 +, Al3 +) a través de la ingeniería de deformación de interfaz de una heteroestructura de grafeno VOPO4 multicapa 2D", dijo Wang.
Según los investigadores, lograron una alta capacidad específica de 160 mAhg-1d y una gran densidad de energía de ~ 570 W h kg-1 cuando se aplicaron como cátodos en baterías de iones K +. Esto, afirman, es el mejor desempeño hasta la fecha. Además, la heteroestructura multicapa 2D preparada también se puede extender como cátodos para SIB, ZIB y AIB de alto rendimiento.

Abordar los mayores desafíos para el almacenamiento de energía

Dado que uno de los mayores desafíos que enfrenta el desarrollo de soluciones avanzadas de almacenamiento de energía es la ausencia de material catódico adecuado, la investigación del equipo podría ser una estrategia prometedora para utilizar la ingeniería de deformación de materiales 2D para aplicaciones avanzadas de almacenamiento de energía.
También podría aplicarse a muchos otros nanomateriales para el diseño racional de materiales de electrodos para aplicaciones más allá de la química de iones de litio.

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