¿Pueden los hongos portabella evitar que las baterías de los teléfonos celulares se degraden con el tiempo?
Los investigadores de la Universidad de California, Riverside Bourns College of Engineering creen que sí.
Han creado un nuevo tipo de ánodo de batería de iones de litio utilizando hongos portabella, que son económicos, ecológicos y fáciles de producir. El estándar actual de la industria para los ánodos de batería de iones de litio recargables es el grafito sintético, que tiene un alto costode fabricación porque requiere tediosos procesos de purificación y preparación que también son perjudiciales para el medio ambiente.
Con el aumento previsto de las baterías necesarias para los vehículos eléctricos y la electrónica, se necesita una fuente más barata y sostenible para reemplazar el grafito. El uso de biomasa, un material biológico de organismos vivos o recientemente vivos, como reemplazo del grafito, ha llamado la atención recientemente porquepor su alto contenido de carbono, bajo costo y respeto al medio ambiente.
Los ingenieros de UC Riverside se sintieron atraídos por el uso de hongos como una forma de biomasa porque investigaciones anteriores establecieron que son muy porosos, lo que significa que tienen muchos espacios pequeños para que pase el líquido o el aire. Esa porosidad es importante para las baterías porque creamás espacio para el almacenamiento y la transferencia de energía, un componente fundamental para mejorar el rendimiento de la batería.
Además, la alta concentración de sal de potasio en los hongos permite aumentar el material activo de electrolitos con el tiempo al activar más poros, aumentando gradualmente su capacidad.
Un ánodo convencional permite que el litio acceda por completo a la mayor parte del material durante los primeros ciclos y la capacidad se desvanece debido al daño del electrodo a partir de ese momento. La tecnología de ánodo de carbono tipo hongo podría, con la optimización, reemplazar los ánodos de grafito. También proporciona uny enfoque libre de colector de corriente para la fabricación del ánodo.
"Con materiales de batería como este, los futuros teléfonos celulares pueden ver un aumento en el tiempo de ejecución después de muchos usos, en lugar de una disminución, debido a la aparente activación de poros ciegos dentro de las arquitecturas de carbono a medida que la celda se carga y descarga con el tiempo", dijoBrennan Campbell, estudiante de posgrado en el programa de Ciencia e Ingeniería de Materiales en UC Riverside.
Los hallazgos de la investigación se describen en un artículo, "Ánodos de carbono bioderivados, sin aglutinantes, jerárquicamente porosos para baterías de iones de litio", publicado en la revista Informes científicos . Fue escrito por Cengiz Ozkan y Mihri Ozkan, ambos profesores de Bourns College of Engineering, y tres de sus estudiantes graduados actuales o anteriores: Campbell, Robert Ionescu y Zachary Favors.
Las arquitecturas de nanocarbono derivadas de materiales biológicos como los hongos pueden considerarse una alternativa ecológica y sostenible a los ánodos basados en grafito, dijo Cengiz Ozkan, profesor de ingeniería mecánica y ciencia e ingeniería de materiales.
Las arquitecturas en forma de nanocinta se transforman con el tratamiento térmico en una arquitectura de red porosa interconectada que es importante para los electrodos de la batería porque dichas arquitecturas poseen una superficie muy grande para el almacenamiento de energía, un componente crítico para mejorar el rendimiento de la batería.
Uno de los problemas con los carbones convencionales, como el grafito, es que generalmente se preparan con productos químicos como ácidos y se activan con bases que no son amigables con el medio ambiente, dijo Mihri Ozkan, profesor de ingeniería eléctrica e informática.El equipo de UC Riverside se centra en los carbones de origen natural, como la piel de las tapas de los hongos portabella, para fabricar baterías.
Se espera que se necesiten cerca de 900.000 toneladas de grafito crudo natural para la fabricación del ánodo para cerca de seis millones de vehículos eléctricos previstos que se construirán en 2020. Esto requiere que el grafito sea tratado con productos químicos agresivos, incluidos los ácidos fluorhídrico y sulfúrico, unproceso que genera grandes cantidades de residuos peligrosos. La Unión Europea proyecta que este proceso será insostenible en el futuro.
La investigación de Ozkan cuenta con el apoyo de la Universidad de California, Riverside.
Este artículo sobre hongos se publicó poco más de un año después de que los laboratorios de Ozkan desarrollaran un ánodo de batería de iones de litio basado en nanosilicio a través de la arena de la playa como materia prima natural. El equipo de Ozkan está trabajando actualmente en el desarrollo de baterías prototipo de bolsa basadas en nanosilicioánodos.
La Oficina de Comercialización de Tecnología de la UCR ha presentado patentes para las invenciones anteriores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Sean Nealon. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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