Clorofila, sangre, y la vitamina B12 están todas basadas en la molécula de porfirina. Pero la porfirina también se puede utilizar como material de electrodo donde acelera el proceso de carga de las baterías recargables. En el Edición internacional Angewandte Chemie diario, Los investigadores de KIT presentan ahora el nuevo sistema de materiales que podría marcar el comienzo de una era de almacenamiento de energía de alto rendimiento y supercondensadores.

En la actualidad, la tecnología de batería más utilizada se basa en iones de litio. Ningún otro dispositivo de almacenamiento recargable para energía eléctrica tiene propiedades de aplicación comparables. Por lo tanto, Las baterías de iones de litio son actualmente indispensables para dispositivos como computadoras portátiles, smartphones, o cámaras, aunque serían deseables propiedades mejoradas como la carga rápida. Muchos materiales que mejoran las propiedades de las baterías de iones de litio en el laboratorio, sin embargo, no son opciones sostenibles porque son raras, costoso, tóxico o nocivo para el medio ambiente. Idealmente, Los materiales de almacenamiento de energía de alto rendimiento se basarían en recursos renovables.

Un grupo de investigación interdisciplinario dirigido por el profesor Maximilian Fichtner del Helmholtz Institute Ulm, fundada y organizada por KIT, y el profesor Mario Ruben del Instituto KIT de Nanotecnología, ahora presenta un nuevo material de almacenamiento de energía que permite una inclusión muy rápida y reversible de iones de litio. Para este propósito, Se agregaron grupos funcionales a la molécula de porfirina de cobre orgánico que produce una reticulación estructural y electroconductora del material cuando la celda de la batería se carga por primera vez. Esto estabiliza significativamente la estructura del electrodo en las pruebas de laboratorio y permite varios miles de ciclos de carga y descarga.

Con este material, En el laboratorio se midieron capacidades de almacenamiento de 130-170 miliamperios-hora por gramo (mAh / g), a un voltaje medio de 3 voltios, y tiempos de carga y descarga de solo un minuto. Los experimentos actuales sugieren que la capacidad de almacenamiento se puede aumentar en otros 100 mAh / gy que el sistema de almacenamiento puede funcionar no solo con litio, pero también con el sodio mucho más abundante.

"Las porfirinas se encuentran con mucha frecuencia en la naturaleza y son los componentes básicos de la clorofila, de pigmento de sangre humana y animal (hemoglobina), y de vitamina B12, "Explica Fichtner. Las variantes técnicas de estos materiales ya están en uso, p.ej. para tóner de color azul en impresoras láser o para pintura de automóviles. Al unir grupos funcionales a la porfirina, los científicos lograron aprovechar sus propiedades específicas en los sistemas de almacenamiento eléctrico electroquímico por primera vez. "Las propiedades de almacenamiento son excepcionales porque el material tiene la capacidad de almacenamiento de una batería, pero funciona tan rápido como un supercondensador, "Dice Fichtner.