19 de diciembre de 2011

GRAFENO y BATERÍAS DE LITIO-AIRE

El problema de la implantación de las baterías de Litio-Ion en los vehículo eléctricos
 es su escasa densidad energética. La energía esquivalente de la mayor
batería montada en un automóvil eléctrico, apenas iguala la que
poseen 2.5 litros de gasolina.

El futuro de las baterías para dispositivos móviles parece pasar por la utilización del grafeno en las llamadas baterías de litio-aire. Con su forma parecida al coral, el material poroso del grafeno puede reemplazar a las hojas de grafeno que se han utilizado en los primeros experimentos con este tipo de baterías. Eso permite que los poros puedan servir de alojamiento a pequeñas partículas de elementos escogidos. Eso dota a las nuevas baterías de dos ventajas. Por un lado no necesitan utilizar platino que es un metal precioso sumamente caro y, por otro, conseguir la batería con mayor densidad energética que se haya logrado hasta el momento. Las baterías de litio-aire puede permitir la creación de automóviles eléctricos de autonomía extendida que alcancen los 480 km entre recargas.



“La estructura de auto-ensamblado organizado de hojas de grafeno es un diseño ideal no solo para las baterías de litio-aire, sino también para muchas otras aplicaciones energéticas”, dijo el doctor Xiao Jie, el científico del PNNL (Iniciativa Científica de Transformación de Materiales) que ha dirigido este estudio.

El equipo comenzó con la utilización de un agente de unión para dispersar el grafeno en una solución, del mismo modo que el jabón dispersa la grasa en el fregadero. El grafeno y el agente son entonces añadidos al agua para formar una solución en la que se pueden crear burbujas. Entorno a las mismas se acumula y solidifica el material. El resultado es la obtención de esferas huecas de grafeno de 3 a 4 micras de diámetro, diez veces más pequeñas que un cabello humano.
Grafeno poroso en baterías de Litio-Aire
Los investigadores estudiaron el compuesto utilizando técnicas de microscopía electrónica para analizar la estructura y encontraron que es capaz de almacenar más de 15.000 miliamperios hora por gramo de grafeno, logrando la mayor densidad energética medida hasta el momento. La nueva batería logra la mayor capacidad de almacenamiento energético en presencia d oxígeno puro. Cuando opera en ambiente de aire, la capacidad disminuye porque la humedad ambiental contamina el metal de litio de la batería. Los científicos investigan el modo de interponer una membrana que bloquee el agua pero permita el paso del oxígeno hasta el centro de reacción.

“Muchos catalizadores se estudian ahora para esta tecnología. En nuestro proceso nosotros elegimos no utilizar metales preciosos”, dijo Dr. Ji-Guang Zhang, jefe del grupo de investigación del PNNL. “Esto podría reducir de forma considerable los precios de producción y convertir la tecnología en comercializable”.

Un importante problema que queda por resolver es el de la recarga. Este tipo de baterías no son plenamente recargables. Para ello están trabajando en un nuevo electrodo y un nuevo catalizador para que la batería permita múltiples ciclos de recarga”. Ahora nos toca esperar, hasta comprobar la verdadera eficacia de este nuevo tipo de baterías.