Idea Brillante: El Tinte Brillante En La Oscuridad Podría Impulsar A Los Autos

{h1}

Si un día el mundo ve un auge en los coches eléctricos y las energías renovables, las personas necesitarán baterías más eficientes que las disponibles actualmente. Ahora, los investigadores dicen que un tinte que brilla en la oscuridad usado para rastrear químicos en las células podría ofrecer una solución.

Si un día el mundo ve un auge en los coches eléctricos y las energías renovables, las personas necesitarán baterías más eficientes que las disponibles actualmente. Ahora, los investigadores dicen que un tinte que brilla en la oscuridad usado para rastrear químicos en las células podría ofrecer una solución.

El químico es boro-dipirrometeno, también conocido como BODIPY, y consiste en un conjunto de anillos de carbono unidos a un átomo de boro y dos átomos de flúor. BODIPY brilla bajo la luz "negra". Los investigadores de química lo utilizan como marcador para ver reacciones o identificar dónde los sistemas biológicos absorben otras sustancias, como el cadmio.

En el nuevo estudio, un equipo de químicos de la Universidad de Buffalo probó las capacidades de generación de energía de BODIPY con un tipo especial de batería llamada batería de reducción-oxidación (o redox). Los investigadores encontraron que pequeñas cantidades de colorante agregadas a una solución de acetonitrilo podrían producir una batería que se puede cargar y recargar 100 veces sin perder su capacidad de almacenar energía de manera eficiente. [Top 10 inventos que cambiaron el mundo]

En una batería ordinaria recargable, como las de litio usadas en computadoras y teléfonos, los cambios en la química de la batería están en un estado sólido y es más difícil que fluyan las cargas eléctricas. Las baterías de iones de litio utilizan litio como portador de carga; El litio abandona los electrones y pasa del electrodo negativo al positivo.

Por lo general, una batería tiene carbono y óxido de litio, y ambos son sólidos (de ahí el término "estado sólido"), por lo que la sustancia de la batería debe ser lo suficientemente porosa para que los iones de litio puedan pasar fácilmente. Entre la capa de litio y carbono hay un electrolito líquido para transportar las cargas (normalmente no es agua y el producto químico varía entre los diferentes fabricantes). El problema es que después de repetidos ciclos de carga, los electrodos dentro de la batería pueden degradarse, ya que están reaccionando con los otros químicos en la batería.

Los investigadores muestran que el tinte BODIPY tiene propiedades químicas interesantes que podrían convertirlo en un material ideal para usar en baterías recargables a gran escala.

Los investigadores muestran que el tinte BODIPY tiene propiedades químicas interesantes que podrían convertirlo en un material ideal para usar en baterías recargables a gran escala.

Crédito: Cook et. Alabama.

Construyendo una mejor batería

Tim Cook, profesor asistente de química en la Universidad de Buffalo y autor principal del nuevo estudio, dijo a WordsSideKick.com que su equipo combinó dos enfoques diferentes. El primero involucró el uso de una batería redox, (redox es la abreviatura de oxidación por reducción) que consta de dos cámaras de líquido separadas por una membrana. En este sistema, los líquidos son los electrolitos que rodean los terminales positivo y negativo, y con esa configuración, solo es necesario encontrar algo que se disuelva en el líquido y libere electrones.

"Si el soporte de carga está en la solución, no tiene el problema que tienen otras baterías cuando [el electrodo] se cristaliza", lo que sucede con algunas baterías de iones de litio, dijo Cook.

El segundo paso fue encontrar una sustancia que pudiera disolverse en líquido y transportar electrones. Los investigadores encontraron que BODIPY era un portador de electrones muy efectivo; Se da por vencido y toma electrones fácilmente, dijo Cook. Esto significa que la sustancia que brilla en la oscuridad es más eficiente en la entrega de energía.

Esta batería redox puede ser una opción más segura que las baterías de ion litio, que a veces se incendian. Esto sucede porque el litio en ellos está ionizado, lo que significa que ha abandonado un electrón. Eso hace que el elemento sea muy reactivo con el oxígeno en el agua, incluida la humedad en el aire, formando óxido de litio y liberando hidrógeno.

"Lo que te queda son dos hidrógenos ionizados que se unieron al agua, y tenemos dos litios que abandonaron los electrones para unirse al agua, y esa reacción también está generando mucho calor", dijo Cook.

El hidrógeno que puede arder si una chispa lo golpea, o los químicos utilizados para el electrolito, pueden reaccionar con el aire. (El litio en sí es tan reactivo que una demostración popular en las clases de química es dejar caer litio en el agua para ver cómo burbujea y genera hidrógeno).

¿Una opción más segura?

Cuando las baterías de iones de litio se encienden, generalmente se debe a que la carcasa de la batería se agrieta, exponiendo el interior al aire, o porque las membranas que separan las especies químicas dentro de la batería se dañan, lo que permite que ocurran reacciones dentro de la batería. Esas reacciones generan gases, calor, y en ocasiones fuego. [9 maneras extrañas en que tu dispositivo tecnológico puede herirte]

"Una batería basada en [litio] tiene mucha energía, y si hay fallas mecánicas, como si se rompiera el separador de membrana, la batería se descargará de una vez, creando una cantidad tremenda de calor", dijo Cook.

Recientemente, Samsung emitió un retiro de sus teléfonos inteligentes Galaxy Note 7 debido a baterías defectuosas que, en algunos casos, explotaron o se incendiaron. Estos problemas de la batería podrían ocurrir en cualquier sistema de batería dependiente de iones de litio, dijeron los investigadores.

El líquido en una batería redox se almacena en tanques y puede reciclarse a través del volumen de la batería. Eventualmente, incluso las baterías redox se degradan, pero un suministro de líquido nuevo puede permitir que se usen nuevamente, según el estudio.

Aquí en la tierra

Cook dijo que la tecnología fue desarrollada originalmente en la NASA para sondas espaciales, pero la agencia finalmente encontró mejores soluciones de baterías para naves espaciales. Sin embargo, las baterías redox podrían ser útiles para más aplicaciones de la Tierra, dijeron los investigadores. Y mientras que el líquido de las baterías redox puede oxidarse, el acetonitrilo que usó el equipo de Cook no se quemará, dijeron los científicos.

Cook agregó que es importante tener en cuenta que sus pruebas de batería se realizaron solo en sistemas de mesa, produciendo solo unos pocos voltios. Pero solo se necesitaron pequeñas concentraciones de BODIPY para obtener resultados, dijo. El inconveniente es que las baterías redox generalmente tienen que ser más grandes porque su densidad de energía es menor, por lo que es probable que sean más útiles para almacenar grandes cantidades de energía en hogares y automóviles en lugar de teléfonos, dijo Cook.

Unos 1,320 galones (5,000 litros) que utilizan la mezcla química actual de Cook podrían alimentar una casa. Eso significaría una batería del tamaño de un tanque séptico para una casa de cuatro habitaciones. Cook piensa que con un poco de trabajo sobre la concentración de BODIPY, puede obtener el volumen necesario hasta aproximadamente 175 galones (660 litros), aproximadamente del tamaño de un refrigerador o tanque de peces grande, dijo.

Mientras tanto, la necesidad de baterías eficientes en los hogares puede no ser tan lejana en el futuro, si la energía renovable continúa obteniendo ganancias. "Antes no necesitábamos un almacenamiento de energía de mediana a gran escala", dijo Cook. "Ahora, en la última década, las baterías de flujo se están convirtiendo en [un] campo de estudio popular".

La investigación se publicó el 16 de noviembre en la revista ChemSusChem.

Historia original en WordsSideKick.com.


Suplemento De Vídeo: HY 558A Faery Juguete del Vuelo con LED en GearBest.com.




Investigación


El Pronóstico Para La Energía Solar Desde El Espacio Aún No Es Soleado
El Pronóstico Para La Energía Solar Desde El Espacio Aún No Es Soleado

Los Trabajadores Deberían Desactivar Las Alertas Visuales, Según Un Estudio
Los Trabajadores Deberían Desactivar Las Alertas Visuales, Según Un Estudio

Noticias De Ciencia


¿Cuál Es La Diferencia Entre Una Infección Bacteriana Y Viral?
¿Cuál Es La Diferencia Entre Una Infección Bacteriana Y Viral?

¡Esclarecedor! Antigua Losa Puede Ser Reloj De Sol-Moondial
¡Esclarecedor! Antigua Losa Puede Ser Reloj De Sol-Moondial

El Nuevo Misterio Del Agua
El Nuevo Misterio Del Agua

¿Qué Es La Agricultura De Aguas Residuales?
¿Qué Es La Agricultura De Aguas Residuales?

Este Hombre Ganó El Premio Máximo En Matemáticas: Luego Alguien Lo Robó De Inmediato
Este Hombre Ganó El Premio Máximo En Matemáticas: Luego Alguien Lo Robó De Inmediato


ES.WordsSideKick.com
Reservados Todos Los Derechos!
La Reproducción De Cualquier Permitió Sólo Prostanovkoy Enlace Activo Al Sitio ES.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ES.WordsSideKick.com