Los investigadores de Harvard han identificado una clase completamente nueva de moléculas orgánicas de alto rendimiento, inspiradas en la vitamina B2, que pueden almacenar de forma segura la electricidad de fuentes de energía intermitentes como la energía solar y eólica en baterías grandes.
El desarrollo se basa en el trabajo anterior en el que el equipo desarrolló una batería de flujo de alta capacidad que almacenaba energía en moléculas orgánicas llamadas quinonas y un aditivo alimentario llamado ferrocianuro. Ese avance fue un cambio de juego, entregando el primer alto rendimiento, noproductos químicos inflamables, no tóxicos, no corrosivos y de bajo costo que podrían permitir el almacenamiento de electricidad a gran escala y de bajo costo.
Si bien las versátiles quinonas muestran una gran promesa para las baterías de flujo, los investigadores de Harvard continuaron explorando otras moléculas orgánicas en busca de un rendimiento aún mejor. Pero encontrar esa misma versatilidad en otros sistemas orgánicos ha sido un desafío.
"Ahora, después de considerar aproximadamente un millón de quinonas diferentes, hemos desarrollado una nueva clase de material de electrolitos de batería que amplía las posibilidades de lo que podemos hacer", dijo Kaixiang Lin, estudiante de doctorado en Harvard y primer autor de"Su simple síntesis significa que debe ser fabricable a gran escala a un costo muy bajo, que es un objetivo importante de este proyecto".
La nueva investigación se publica en Energía natural
Las baterías de flujo almacenan energía en soluciones en tanques externos: cuanto más grandes son los tanques, más energía almacenan. En 2014, Michael J. Aziz, Profesor de Tecnología de Materiales y Energía de Gene y Tracy Sykes en Harvard John A. PaulsonLa Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS, Roy Gordon, el Profesor de Química Thomas Dudley Cabot y el Profesor de Ciencia de Materiales, Alán Aspuru-Guzik, el Profesor de Química y su equipo en Harvard reemplazaron los iones metálicos utilizados como materiales electrolíticos de batería convencionales en ácidoelectrolitos con quinonas, moléculas que almacenan energía en plantas y animales. En 2015, desarrollaron una quinona que podría funcionar en soluciones alcalinas junto con un aditivo alimentario común.
En esta investigación más reciente, el equipo encontró inspiración en la vitamina B2, que ayuda a almacenar energía de los alimentos en el cuerpo. La diferencia clave entre B2 y quinonas es que los átomos de nitrógeno, en lugar de los átomos de oxígeno, están involucrados en la recolección yemitiendo electrones
"Con solo un par de ajustes en la molécula B2 original, este nuevo grupo de moléculas se convierte en un buen candidato para las baterías de flujo alcalino", dijo Aziz.
"Tienen una alta estabilidad y solubilidad y proporcionan un alto voltaje de batería y capacidad de almacenamiento. Debido a que las vitaminas son notablemente fáciles de hacer, esta molécula podría fabricarse a gran escala a un costo muy bajo".
"Diseñamos estas moléculas para satisfacer las necesidades de nuestra batería, pero realmente fue la naturaleza la que insinuó esta forma de almacenar energía", dijo Gordon, coautor principal del artículo. "La naturaleza ideó moléculas similares que sonmuy importante para almacenar energía en nuestros cuerpos "
El equipo continuará explorando quinonas, así como este nuevo universo de moléculas, en busca de una batería de flujo de alto rendimiento, larga duración y bajo costo.
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha estado trabajando en estrecha colaboración con el equipo de investigación para navegar por las cambiantes complejidades del mercado de almacenamiento de energía y construir relaciones con empresas bien posicionadas para comercializar las nuevas químicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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