Los científicos chinos han hecho un buen uso de los desechos al encontrar una solución innovadora a un problema técnico al transformar una malla de acero inoxidable oxidada en electrodos con excelentes propiedades electroquímicas que los hacen ideales para baterías de iones de potasio. Como se informó en la revista Angewandte Chemie , el óxido se convierte directamente en una capa compacta con una estructura de rejilla que puede almacenar iones de potasio. Una capa de óxido de grafito reducido aumenta la conductividad y la estabilidad durante los ciclos de carga / descarga.
El uso cada vez mayor de energía renovable requiere un almacenamiento de energía eficaz dentro de la red. Baterías de iones de litio, ampliamente utilizado en electrónica portátil, son candidatos prometedores. Las baterías de iones de litio se basan en el desplazamiento de iones de litio. Mientras se carga, los iones se mueven hacia el electrodo de grafito, donde se almacenan entre las capas de carbono. Al descargar, son liberados. Sin embargo, el litio es caro y las reservas son limitadas. Se han explorado las baterías de iones de sodio como alternativa.
"Los iones de potasio son tan económicos y fáciles de conseguir como el sodio, y las baterías de iones de potasio serían superiores desde el aspecto eléctrico, "informa Xin-Bo Zhang". el radio significativamente mayor de los iones de potasio ha planteado un problema. El almacenamiento y la liberación repetidos de estos iones desestabiliza los materiales que se utilizan actualmente en los electrodos ".
Zhang y un equipo de la Academia China de Ciencias y la Universidad de Jilin (Changchun, China) ahora han encontrado una solución elegante en el uso de un material de desecho para fabricar nuevos electrodos:mallas de acero inoxidable rechazadas de filtros y tamices. A pesar de la excelente durabilidad de estas rejillas, las condiciones duras conducen a algo de corrosión. El metal se puede recuperar en un horno, pero este proceso requiere una gran cantidad de dinero, tiempo, y energía, además de producir emisiones. Dice Zhang:"La conversión en electrodos podría convertirse en una forma de reciclaje más ecológica y económicamente sensible".
La malla corroída se sumerge en una solución de ferrocianuro de potasio (prusiato amarillo de potasio, conocido como agente clarificante para el vino). Esto disuelve el hierro cromo, e iones de níquel de la capa de óxido. Estos se combinan con iones de ferricianuro en la sal compleja conocida como azul de Prusia, un pigmento azul oscuro que se deposita sobre la superficie de la malla como nanocubos en forma de andamio. Los iones de potasio pueden almacenarse y liberarse fácil y rápidamente en estas estructuras.
Luego, los investigadores utilizan un proceso de recubrimiento por inmersión para depositar una capa de óxido de grafeno (capas de grafito oxidado). Esta capa se acomoda firmemente sobre los nanocubos. La reducción posterior convierte el óxido de grafeno en óxido de grafeno reducido (RGO), que consta de capas de grafito con átomos de oxígeno aislados. Zhang explica, "el revestimiento RGO inhibe la formación de grumos y desprendimientos del material activo. Al mismo tiempo, aumenta significativamente la conductividad y abre vías de transporte de electrones ultrarrápidas ".
En pruebas, Las pilas de botón fabricadas con estos nuevos electrodos demuestran una excelente capacidad, voltajes de descarga, capacidad de tasa, y una excelente estabilidad del ciclo. Porque lo económico, Los electrodos sin aglutinantes son muy flexibles, son muy adecuados para su uso en dispositivos electrónicos flexibles.
