Una nueva investigación del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de la Universidad de California ha comprobado que el hidrógeno puede mejorar en gran medida la capacidad y conductividad de las baterías de iones de litio. La investigación también podría allanar el camino para mejorar los medios de almacenamiento para distintas opciones de energía, incluido el hidrógeno en sí.
La investigación se ha centrado en el tratamiento de los ánodos de grafeno de las baterías de ión litio con el hidrógeno. Los materiales de grafeno son prolíficos en la producción comercial para una variedad de usos, incluyendo muchos tipos de dispositivos de almacenamiento de energía como las baterías de ion litio. El más común es el grafeno 3D, que se utiliza en muchos tipos de soportes eléctricos y almacenamiento de productos químicos, incluyendo tanques de hidrógeno, supercondensadores, absorbentes de energía, y las baterías de litio. También se utilizan en los sistemas de filtración, aislamiento, y la desalinización.
Los investigadores se han encontrado con varios problemas. Por un lado, el hidrógeno afecta a la estructura del grafeno y por otro, el grafeno no es conductor y en realidad funciona como un aislante, en contra de las exigencias de las baterías. Pero los investigadores han encontrado la manera de cómo el hidrógeno interactúa con el grafeno durante la producción y la forma en que se puede manipular para mejorar las cualidades del grafeno para los soportes de almacenamiento.
Entre los experimentos del equipo se trató el grafeno con hidrógeno a temperaturas bajas. El resultado del grafeno explotado por el hidrógeno es que se causan pequeñas aberturas que permiten la penetración del litio más fácil. En una batería de ion litio, esto mejora tanto en el transporte de la energía de la batería, así como las características de absorción de energía. Además, debido a que el litio se puede unir más fácilmente cerca de los bordes del material de grafeno, gracias a los efectos del hidrógeno, se mejora la capacidad global.
"Hemos encontrado una capacidad de velocidad mejorando drásticamente en los electrodos de grafeno después del tratamiento de hidrógeno", dijo el científico Brandon Wood. "Al combinar los resultados experimentales con simulaciones detalladas, hemos sido capaces de rastrear las mejoras en las interacciones sutiles con el hidrógeno. Esto da como resultado que se produzcan algunos pequeños cambios en la química del grafeno y la morfología que resultan tener un efecto sorprendentemente grande en el rendimiento".
Los autores señalan que sus experimentos no responden a algunas preguntas clave, tales como la forma de optimizar la densidad de defectos y la mejor forma de incorporar hidrógeno en materiales de grafeno para lograr una mayor densidad de energía en las baterías de iones de litio en concreto. Los investigadores de este centro aseguran que seguirán trabajando para resolver estas dudas.
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