Un nuevo polímero orgánico allana el camino a las baterías reciclables a base de agua
"Este estudio aporta una estrategia de diseño para hacer que las moléculas redox hidrófobas sean compatibles con los sistemas acuosos"
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Las baterías acuosas existen desde hace siglos. Son seguras y relativamente baratas, pero su adopción en nuevos sistemas de almacenamiento de energía -como el almacenamiento en red y los vehículos eléctricos- ha sido limitada. Uno de los principales motivos es la compatibilidad de los materiales: muchos materiales de electrodos no funcionan bien en electrolitos acuosos. En el caso concreto de los polímeros orgánicos redox, la hidrofobicidad ha sido un obstáculo. Al igual que otros materiales poliméricos, también presentan problemas de descomposición y reciclado.
Esquema de una pila acuosa reciclable.
Kouki Oka et al.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku, en colaboración con NITTO BOSEKI CO., LTD., ha desarrollado un nuevo polímero redox orgánico que resuelve estos antiguos problemas.
Para superar los obstáculos, el equipo introdujo p-dihidroxibenceno -una molécula orgánica con gran capacidad de almacenamiento de carga- en una poliamina, que es soluble en agua debido a su carga positiva. Esto se consiguió mediante una sencilla reacción de condensación. El polímero resultante conserva una elevada hidrofilia, puede utilizarse como material electroactivo a temperatura ambiente (25 °C) y puede descomponerse en sus componentes brutos en condiciones suaves a temperaturas inferiores a 100 °C.
"Este estudio aporta una estrategia de diseño para hacer que las moléculas redox hidrófobas sean compatibles con los sistemas acuosos", explica Kouki Oka, profesor asociado del Instituto de Investigación Multidisciplinar de Materiales Avanzados de la Universidad de Tohoku. "Combinando una alta capacidad de almacenamiento de carga con la reciclabilidad, podemos abrir nuevas vías para la investigación de baterías sostenibles".
Los resultados destacan dos ventajas fundamentales. En primer lugar, el uso de electrolitos a base de agua evita el riesgo de incendio asociado a los disolventes inflamables convencionales. En segundo lugar, como los nuevos polímeros se fabrican a partir de elementos abundantes y pueden descomponerse fácilmente, pueden ayudar a reducir el consumo de recursos y la contaminación por plásticos.
"Nuestro próximo paso es evaluar la durabilidad y otros factores de rendimiento para comprender todo el potencial de este material en aplicaciones del mundo real", añadió Oka.
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