Un poco de sodio ayuda mucho. Al menos ese es el caso de la tecnología energética basada en carbono. Específicamente, la incorporación de sodio en materiales de carbono puede mejorar enormemente los electrodos.
Un equipo de investigación dirigido por Yun Hang Hu, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de Charles and Carroll McArthur en Michigan Tech, creó una nueva forma de sintetizar nanopartículas de carbono incrustadas en sodio. Anteriormente, el material era solo teórico y la revista Nano letras publicado recientemente esta invención.
Alta conductividad eléctrica y gran área de superficie accesible, que se requieren para materiales de electrodo ideales en dispositivos de energía, se oponen entre sí en materiales actuales. El carbono amorfo tiene baja conductividad pero gran área de superficie. El grafito, por otro lado, tiene altaconductividad pero área de superficie baja. El grafeno tridimensional tiene lo mejor de ambas propiedades, y el carbono incrustado en sodio inventado por Hu en Michigan Tech es aún mejor.
"La conductividad del carbono incrustado en sodio es dos órdenes de magnitud más grande que el grafeno tridimensional", dice Hu. "La estructura de nanopared, con todos sus canales y poros, también tiene una gran superficie accesible comparable al grafeno".
Esto es diferente del carbono dopado con metal, donde los metales están simplemente en la superficie del carbono y se oxidan fácilmente; incrustar un metal en la estructura de carbono real ayuda a protegerlo. Para hacer un material de ensueño, Hu y su equipo tuvieron que crearun nuevo proceso. Utilizaron una reacción de temperatura controlada entre el sodio metálico y el monóxido de carbono para crear un polvo de carbón negro que atrapaba los átomos de sodio. Además, en colaboración con investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad de Texas en Austin, demostraron queestaba incrustado dentro del carbono en lugar de adherirse a la superficie del carbono. Luego, el equipo probó el material en varios dispositivos de energía.
En el mundo de las células solares sensibilizadas con colorante, cada décima de porcentaje cuenta para hacer que los dispositivos sean más eficientes y comercialmente viables. En el estudio, la célula solar a base de platino alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 7,89 por ciento, que se considera estándar.En comparación, la celda solar que usa carbono incrustado en sodio de Hu alcanzó una eficiencia del 11,03 por ciento.
Los supercondensadores pueden aceptar y entregar cargas mucho más rápido que las baterías recargables y son ideales para automóviles, trenes, ascensores y otros equipos pesados. La potencia de su golpe eléctrico se mide en faradios F; la densidad del material, en gramos g, también importa.
El carbón activado se usa comúnmente para supercondensadores; tiene un golpe de 71 F g-1. El grafeno tridimensional tiene más poder con una medición de 112 F g-1. El carbón incrustado en sodio los saca a ambos del anillo con un 145Medición de F g-1. Además, después de 5000 ciclos de carga / descarga, el material retiene una capacidad del 96,4 por ciento, lo que indica la estabilidad del electrodo.
Hu dice que la innovación en dispositivos de energía tiene una gran demanda. Él ve un futuro brillante para el carbono incrustado en sodio y las mejoras que ofrece en tecnología solar, baterías, celdas de combustible y supercondensadores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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