La investigación en baterías de iones de litio ha abierto una gran cantidad de posibilidades en el desarrollo de baterías de próxima generación. En particular, las baterías de metal-aire con una densidad de energía significativamente mayor cercana a la de la gasolina por kilogramo, han sido recientemente reconocidas yinvertido por empresas líderes mundiales, como IBM.
Un estudio reciente, afiliado a UNIST, ha presentado un nuevo catalizador para acelerar la comercialización de baterías de metal-aire. Este avance ha sido dirigido conjuntamente por el profesor Guntae Kim y el profesor Jaephil Cho en la Escuela de Ingeniería Energética y Química de UNIST encolaboración con el profesor Yunfei Bu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing, Nanjing, China. Su nuevo catalizador posee la estructura de materiales de perovskita a base de nanofibras y exhibe un excelente rendimiento electroquímico, cercano al de los catalizadores de metales preciosos de la actualidad, pero aún es económico.
Una batería de metal-aire es un tipo de pila de combustible o batería que utiliza la oxidación de un metal con oxígeno del aire atmosférico para producir electricidad. Está equipada con un ánodo compuesto de metales puros, como litio o zinc,y un cátodo de aire que está conectado a una fuente inagotable de aire. Los catalizadores en el cátodo de aire ayudan a la reacción electroquímica de la celda con gas oxígeno. Las baterías de metal-aire han atraído una atención significativa de la investigación como la nueva generación de baterías de alto rendimiento comoSon las ventajas de 1 estructura simple, 2 densidad de energía extremadamente alta, y 3 una producción relativamente barata.
Las baterías de metal-aire actualmente existentes utilizan catalizadores metálicos raros y caros para sus electrodos de aire, como el platino Pt y el óxido de iridio IrO?. Esto ha dificultado su posterior comercialización en el mercado.
En el estudio, el profesor Kim y su equipo de investigación han desarrollado un nuevo catalizador, utilizando la perovskita doble ordenada por catión con alta conductividad eléctrica y rendimiento catalítico. Prepararon una serie de PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5 +? X = 0,0.5, 1, 1.5 y 2, PBSCF y determinó los contenidos óptimos de cobalto Co y hierro Fe mediante evaluación electroquímica.
"La estructura de la nanofibra mesoporosa PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5 +? PBSCF-NF tiene áreas de superficie elevadas, resultado de diámetros de poro uniformes", dice Ohhun Gwon en la combinación de MS / Ph.D. de Energía e Ingeniería Química, el primer autor del estudio. "Esta nanofibra también ha traído mejoras significativas en el rendimiento de la reacción de reducción de oxígeno ORR y la reacción de evolución de oxígeno REA".
Según el equipo de investigación, esta nanofibra ha mejorado la bi-funcionalidad de ORR / OER. Particularmente, el rendimiento de OER fue aproximadamente 9 veces mayor que el del IrO2 de óxido de metal precioso de última generación con un potencial excesivo de 0.3 VAdemás, también demostró una notable estabilidad de carga y descarga incluso a alta densidad de corriente en baterías de Zn-aire.
"Imaginamos que el alto rendimiento electroquímico y catalítico de este material jugará un papel importante en la comercialización de baterías de metal-aire", dice el profesor Kim. "La tecnología de baterías de metal-aire todavía está en su infancia y extensos esfuerzos de investigación adicionalesparece ser necesario antes de desarrollar una implementación comercial viable "
Agrega, "Sin embargo, como muchas empresas globales, como IBM, Toyota y Samsung Electronics ya están trabajando en el desarrollo de baterías de metal-aire, los desafíos técnicos pronto podrían resolverse a un ritmo mucho más rápido de lo previsto."
Los resultados de la investigación se publicaron en línea en la edición de octubre de la revista ACS Nano . Este estudio ha sido apoyado por el Programa de Investigadores de Carrera Media a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea NRF, financiado por el Ministerio de Ciencia, TIC y Planificación Futura y el Fondo de Investigación 2017 de UNIST.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan UNIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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