Las algas, las algas comestibles con una larga historia en algunas cocinas asiáticas, y que también se han convertido en parte de la cultura gastronómica occidental, podrían convertirse en un ingrediente esencial en otra tendencia: el desarrollo de formas más sostenibles para alimentar nuestros dispositivosLos investigadores han fabricado un material derivado de algas para ayudar a impulsar el rendimiento de los superconductores, las baterías de iones de litio y las pilas de combustible.
El equipo presentará el trabajo hoy en la 253ª Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS.
"Los materiales a base de carbono son los materiales más versátiles utilizados en el campo del almacenamiento y la conversión de energía", dice Dongjiang Yang, Ph.D. "Queríamos producir materiales a base de carbono a través de una vía realmente 'verde'.Dada la renovabilidad de las algas, elegimos el extracto de algas como precursor y plantilla para sintetizar materiales de carbono porosos jerárquicos ". Explica que el proyecto abre una nueva forma de utilizar materiales abundantes en la tierra para desarrollar futuros nanomateriales de carbono multifuncionales de alto rendimiento para la energíaalmacenamiento y catálisis a gran escala.
Los materiales de carbono tradicionales, como el grafito, han sido esenciales para crear el panorama energético actual. Pero para dar el salto a la próxima generación de baterías de iones de litio y otros dispositivos de almacenamiento, se necesita un material aún mejor, preferiblemente uno que puedaser de origen sostenible, dice Yang.
Con estos factores en mente, Yang, que actualmente se encuentra en la Universidad de Qingdao China, se volvió hacia el océano. Las algas marinas son algas abundantes que crecen fácilmente en agua salada. Mientras Yang estaba en la Universidad Griffith en Australia, trabajó con colegasen la Universidad de Qingdao y en el Laboratorio Nacional de Los Alamos en los Estados Unidos para fabricar nanofibras de carbono porosas a partir de extracto de algas marinas. Los iones metálicos quelantes o que se unen, como el cobalto a las moléculas de alginato, dieron como resultado nanofibras con una estructura de "caja de huevos", con unidades de alginatoque envuelve los iones metálicos. Esta arquitectura es clave para la estabilidad del material y la síntesis controlable, dice Yang.
Las pruebas mostraron que el material derivado de algas tenía una gran capacidad reversible de 625 miliamperios hora por gramo mAhg-1, que es considerablemente más que la capacidad de 372 mAhg-1 de los ánodos de grafito tradicionales para baterías de iones de litio.ayudan a duplicar la gama de automóviles eléctricos si el material del cátodo es de igual calidad. Las fibras de cartón de huevos también funcionaron tan bien como los catalizadores comerciales a base de platino utilizados en tecnologías de celdas de combustible y con una estabilidad a largo plazo mucho mejor.capacitancia como material superconductor a 197 Faradios por gramo, que podría aplicarse en baterías de zinc-aire y supercondensadores. Los investigadores publicaron sus resultados iniciales en Ciencia Central de ACS en 2015 y desde entonces hemos desarrollado aún más los materiales.
Por ejemplo, basándose en la misma estructura de cartón de huevos, los investigadores dicen que han suprimido los defectos en los cátodos de baterías de iones de litio a base de algas que pueden bloquear el movimiento de los iones de litio y dificultar el rendimiento de la batería. Y recientemente, se han desarrolladoun enfoque que utiliza carragenano y hierro derivados de algas rojas para hacer un aerogel de carbono dopado con azufre poroso con un área de superficie ultra alta. La estructura podría ser un buen candidato para usar en baterías de litio-azufre y supercondensadores.
Sin embargo, se necesita más trabajo para comercializar los materiales a base de algas marinas. Yang dice que actualmente se pueden extraer más de 20,000 toneladas de precursor de alginato de las algas marinas por año para uso industrial. Pero se necesitará mucho más para aumentar la producción.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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