Investigadores prueban nuevo titanio

Los científicos de Forschungszentrum Jülich han desarrollado y probado con éxito en laboratorio una nueva batería de titanio-aire en cooperación con investigadores del Technion - Instituto de Tecnología de Israel en Haifa. Esta es la primera vez que se publican resultados experimentales de una batería de este tipo en la que se utiliza titanio como material activo. El metal es de interés como material de almacenamiento de electricidad porque cada átomo puede donar hasta cuatro electrones para la transferencia de carga, mientras que al mismo tiempo es relativamente ligero y extremadamente resistente.

Batería de titanio-aire

Centro de Investigación Jülich / Ralf-Uwe Limbach

Bosquejo de la batería de titanio-aire

Centro de Investigación Jülich / Marcel Kaltenberg

El titanio es conocido como un material pasivo y estable. Los investigadores lograron utilizar su potencial electroquímico para el almacenamiento de energía eléctrica mediante la aplicación de un líquido iónico llamado EMIm(HF)2.3F. Los líquidos iónicos consisten en sales con un punto de fusión atípico muy bajo, que se utilizan en una variedad de aplicaciones debido a sus propiedades eléctricas y materiales especiales.

Las baterías de titanio-aire teóricamente tienen de dos a tres veces la densidad de energía de las baterías de zinc-aire, que se utilizan hoy en día como pilas de botón estándar en audífonos, módulos de control y sensores. El voltaje teóricamente alcanzable de la batería de titanio-aire está en un rango similar al de las baterías de zinc-aire. En los experimentos, se pudo medir un voltaje de celda promedio de hasta 1,2 voltios y corrientes de descarga relativamente altas de hasta 0,75 mA cm-2.

En las baterías de metal-aire, el metal contenido reacciona con el oxígeno del aire para liberar energía eléctrica. Este tipo de batería ocupa así una posición especial entre las baterías, ya que uno de los dos compañeros de reacción, el oxígeno, se obtiene del aire ambiente a través de un electrodo especial y no tiene que mantenerse en la batería. Por lo tanto, se pueden lograr densidades de energía significativamente más altas con estos sistemas que con los tipos de baterías comunes, al menos en teoría.

Por este motivo, las baterías de metal-aire son especialmente adecuadas para aplicaciones en las que es importante un tamaño compacto. Otra área potencial de aplicación es en sistemas de almacenamiento estacionario a gran escala que utilizan materiales comunes, no tóxicos y de bajo costo. Por ejemplo, el titanio, aunque conocido como un material costoso, es mucho más barato que el litio en términos de costos de material, pero es más costoso que el aluminio. El titanio es el noveno material más frecuente en la corteza terrestre, por lo que los recursos disponibles son correspondientemente abundantes.

Los materiales de ánodo para baterías de metal-aire, zinc, aluminio, hierro y silicio para baterías de silicio-aire son el foco principal de la investigación. El titanio, por otro lado, apenas se ha considerado como un material activo y aún no se dispone de resultados experimentales.

El desarrollo del nuevo concepto de batería se llevó a cabo en estrecha colaboración con el Dr. Yasin Emre Durmus del Instituto Jülich para la Investigación de la Energía y el Clima (IEK-9), dirigido por el profesor Rüdiger-A. Eichel y el profesor Yair Ein-Eli del Technion, quienes pasaron un año sabático de siete meses en IEK-9 como parte de la Cooperación general entre Forschungszentrum Jülich, el Technion y la Universidad RWTH Aachen.

Yasin Emre Durmus, Marcel Kaltenberg, Krzysztof Dzieciol, Maximilian Schalenbach, Danny Gelman, Boris Shvartsev, Hermann Tempel, Hans Kungl, Rüdiger-A. Bellota, Yair Ein-Eli; Rompiendo el muro de pasividad de los metales: Exempli gratia batería de Ti-aire no acuosa: Chemical Engineering Journal, Volumen 461, 2023

La nueva tecnología de baterías tiene potencial para reducir significativamente los costos de almacenamiento de energía

Noticias más leídas

Publicación original

Yasin Emre Durmus, Marcel Kaltenberg, Krzysztof Dzieciol, Maximilian Schalenbach, Danny Gelman, Boris Shvartsev, Hermann Tempel, Hans Kungl, Rüdiger-A. Bellota, Yair Ein-Eli; Rompiendo el muro de pasividad de los metales: batería de Ti-aire no acuosa exempli gratia: Chemical Engineering Journal, Volumen 461, 2023

Temas

Organizaciones

El estudio resuelve un misterio de cuarenta años: un paso crucial para convertir el metano en sustancias químicas útiles

Una de las claves del trabajo del equipo de la UVA fue superar una característica material que ha obstaculizado a los investigadores durante años.

El nuevo método ayudará a mejorar el análisis del daño por radiación y optimizará ciertas reacciones químicas.

Cómo los microorganismos en las profundidades del fondo marino hacen que el petróleo crudo sea inofensivo

Este hallazgo promueve procesos más sostenibles y eficientes en la industria química.

Cómo las bacterias utilizan la electricidad y el dióxido de carbono para producir sustancias químicas útiles

Investigadores de la Universidad Ben-Gurion descubren un nuevo principio en la óptica

El nuevo material de aislamiento es mucho más efectivo que opciones como el poliestireno

Los investigadores descubrieron que había similitudes entre las superbacterias bacterianas y las malas hierbas a nivel molecular

El desarrollo del almacenamiento de hidrógeno en las comunidades mineras del carbón podría generar nuevas oportunidades económicas

El nuevo enfoque representa un cambio de paradigma en la aplicación de procesos mecanoquímicos en química orgánica

El proceso produce mayores rendimientos con el potencial de ser más rentable y respetuoso con el medio ambiente que los métodos actuales

Consorcio de Ciencia e Industria desarrolla procesos y escenarios de demanda para la producción masiva de combustibles sintéticos

Un estudio con la participación del IDAEA y el IGME localiza contaminantes orgánicos derivados de la actividad humana en aguas interiores y costeras del continente helado

"El aire contiene una enorme cantidad de electricidad"

"Biodegradable" es un término engañoso para los sustitutos de plástico que requieren calor para descomponerse o condiciones de composición industrial.

A partir de ahora, no se pierda nada: nuestro boletín informativo para la industria química, análisis, tecnología de laboratorio e ingeniería de procesos lo actualiza todos los martes y jueves. Las últimas noticias de la industria, productos destacados e innovaciones, compactos y fáciles de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.

"El aire contiene una enorme cantidad de electricidad"

Proyecto de investigación en Alemania tiene como objetivo mejorar la estabilidad de este nuevo tipo de batería

El estudio, realizado por científicos del CSIC, sienta las bases para comprender los mecanismos de ciertos materiales superconductores no convencionales

El nuevo electrolito para baterías de iones de litio funciona bien en regiones y estaciones frías

Esta investigación debería tener un impacto de gran alcance: permite a los científicos forjar valiosos enlaces carbono-carbono utilizados en las industrias farmacéutica y agroquímica, y más allá.

Revestimiento ecológico podría sustituir a los envases de plástico

La construcción prevista de una planta de producción de demostración recibe una financiación de 5 millones de euros

Investigadores crean ácido acético a partir de monóxido de carbono derivado del carbono capturado

El proceso produce mayores rendimientos con el potencial de ser más rentable y respetuoso con el medio ambiente que los métodos actuales

Las reacciones impulsadas mecánicamente funcionan completamente sin disolventes: este proceso sostenible ahora está listo para el mercado

"Este estudio hace un gran progreso en el campo de la fotocatálisis y muestra el potencial de la producción de hidrógeno verde en el mar con un rendimiento de clase mundial".

Sería la mayor fuente de litio de grado de batería reciclado, así como de níquel y cobalto reciclados en Europa.

Un estudio con la participación del IDAEA y el IGME localiza contaminantes orgánicos derivados de la actividad humana en aguas interiores y costeras del continente helado

Mejorar el flujo de fluido dentro de las cámaras en forma de nariz puede mejorar la detección de productos químicos nocivos

Bacillus subtilis ya es indispensable en muchas industrias y se esperan muchas más innovaciones

Comprender el origen de la extracción desigual en la elaboración de espresso puede mejorar la bebida y permitir ahorros financieros sustanciales mediante el uso del café de manera más eficiente y sostenible.

La nueva plataforma tiene potencial para impulsar los avances en los compuestos antienvejecimiento senolíticos y la investigación sobre la longevidad

A otro paso de la finca

Una colaboración dirigida por Cornell logró identificar un mecanismo difícil de alcanzar que puede desencadenar la degradación en las baterías de iones de sodio.

Los cis-tetrahidrocannabinoides ahora se pueden producir sintéticamente, lo que permite aplicaciones farmacéuticas

Un estudio de la Universidad de Bonn examina cómo el tipo de envase influye en la intención de compra

Con esta adquisición, Verder Scientific amplía su cartera para incluir equipos de análisis de tabletas y disolución para los sectores farmacéutico y de ciencias de la vida.

Poder mental: Mejoras sin medicación

La Compañía estuvo previamente afiliada a PerkinElmer, Inc.

"La computación cuántica es reconocida como el próximo avance tecnológico que tendrá un gran impacto, y se cree que la industria farmacéutica se encuentra entre la primera ola de industrias que se beneficiarán del avance".

FlourWorld Museum abre un nuevo capítulo

Pequeño como un caramelo: el sensor IoT resistente al agua mide de forma fiable las propiedades de los líquidos incluso en lugares de difícil acceso

Un estudio arroja luz sobre la misteriosa evolución de los anillos de ADN

¡Están optimizando la eficiencia de la señalización!

La alegría de comer, pero ¿cuándo es suficiente?

Esta innovación está a punto de marcar el comienzo de un cambio de paradigma en nuestro enfoque para estudiar sistemas biológicos con detalles sin precedentes hasta el momento.

Las píldoras de aspecto divertido no son un truco de diseño, ¡pueden liberar medicamentos en el régimen de tiempo deseado!

"Con nuestro algoritmo especialmente desarrollado, somos tres veces más rápidos"

Investigadores de Virginia Tech realizan un estudio de prueba de concepto sobre las preferencias de olor de los mosquitos

"La tecnología AFM tiene el potencial de complementar las pruebas de biomarcadores convencionales y mejorar la detección temprana del Alzheimer"