Representación esquemática del concepto de batería totalmente orgánica, estructuras químicas / método de denominación y polimerización. Los precursores triméricos (a) se utilizaron en el procedimiento de polimerización posterior a la deposición (b) para formar polímeros con características similares a los formados a partir de unidades monoméricas. En la polimerización posterior a la deposición, el trímero se disuelve primero en un electrolito orgánico, seguido de gota a gota y secado. Después, la película del trímero está oxidada, ya sea i) electroquímicamente en una solución acuosa de 0,5 m H 2 ASI QUE 4 solución por voltamperometría cíclica entre 0.0 y 1.21 V vs SHE a 10 mV s −1 o aplicando un potencial de 0,81 V frente a SHE durante 3000 so ii) químicamente por inmersión en una solución acuosa ácida que contiene 1 m de FeCl 3 como oxidante, dando como resultado la formación de una capa de polímero negro. El material del ánodo (c) consistió en pEP (NQ) E , que se formó por polimerización oxidativa de EP (NQ) E . Similar, el material del cátodo pEP (QH 2 )MI (d) se formó a partir de EP (QH 2 )MI . La conductividad se logró a partir de una cadena principal de politiofeno (e) que se oxidó / dopó, por ejemplo, con HSO 4 - . La batería (en el medio) se ensambló como una batería de protones totalmente orgánica con 0,5 m H 2 ASI QUE 4 (aq) electrolito, lo que permitió un movimiento de mecedora de los protones. La actividad redox del ánodo y del cátodo se basa en el proceso redox de dos electrones y dos protones (2e2 H) de los colgantes (f y g). Cuando la batería está cargada, los grupos colgantes de quinona están en Q y NQH 2 estados, para el electrodo positivo (cátodo) y el electrodo negativo (ánodo), respectivamente. Durante el alta, el material del cátodo activo se convierte en QH 2 mientras que el ánodo se convierte en NQ. mi =3, 4-etilendioxitiofeno; NQ =naftoquinona; NQH 2 =naftohidroquinona; P =3, 4-propilendioxitiofeno; p =polimerizado; Q =benzoquinona; Ayuda rápida 2 =hidroquinona. Edición internacional de Angewandte Chemie (2020). DOI:10.1002 / anie.202001191
El almacenamiento de energía sostenible tiene una gran demanda. Por lo tanto, investigadores de la Universidad de Uppsala han desarrollado una batería de protones totalmente orgánica que se puede cargar en cuestión de segundos. La batería se puede cargar y descargar más de 500 veces sin una pérdida significativa de capacidad. Su trabajo ha sido publicado en la revista científica Angewandte Chemie .
Los investigadores han podido demostrar que su batería se puede cargar fácilmente con una celda solar. La carga también se puede realizar sin la ayuda de la electrónica avanzada que, por ejemplo, requieren baterías de litio. Otra ventaja de la batería es que no se ve afectada por la temperatura ambiente.
"Estoy seguro de que mucha gente es consciente de que el rendimiento de las baterías estándar disminuye a bajas temperaturas. Hemos demostrado que esta batería de protones orgánicos conserva propiedades como la capacidad hasta -24 ° C, "dice Christian Strietzel del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Uppsala.
Muchas de las baterías fabricadas en la actualidad tienen un impacto medioambiental importante, sobre todo debido a la extracción de metales utilizados en ellos.
"Por lo tanto, el punto de partida de nuestra investigación ha sido desarrollar una batería construida a partir de elementos que se encuentran comúnmente en la naturaleza y que se puede utilizar para crear materiales de batería orgánicos". "explica Christian Strietzel.
Por esta razón, el equipo de investigación ha elegido quinonas como material activo en su batería. Estos compuestos de carbono orgánico son abundantes en la naturaleza, entre otras cosas que ocurren en la fotosíntesis. La característica de las quinonas que han utilizado los investigadores es su capacidad para absorber o emitir iones de hidrógeno, que por supuesto solo contienen protones, durante la carga y descarga.
Se ha utilizado una solución acuosa ácida como electrolito, el componente vital que transporta los iones dentro de la batería. Además de ser respetuoso con el medio ambiente, esto también proporciona una batería segura libre del peligro de explosión o incendio.
"Queda mucho por hacer en la batería antes de que se convierta en un artículo para el hogar; sin embargo, la batería de protones que hemos desarrollado es un gran paso hacia la posibilidad de fabricar baterías orgánicas sostenibles en el futuro, "dice Christian Strietzel.
