Victoria Yao, investigadora del MPC-CMSE durant l’estiu, experimenta amb un concepte de bateries basades en aigua i propulsades en el Brushett Lab.
8 de de setembre de 2016
Un forn de convecció cuina de forma més uniforme perquè un ventilador crea un fluxe constant d’aire calent al voltant del menjar que es cuina. El grup de investigació de Fikile R. Brushett, Raymond A. (1921) and Helen E.St. Laurent Docent en Desenvolupament d’Enginyeria Química, aplica este principi a un nou disseny de bateria basada en aigua que bombeja un fluxe constant de càrrega amb ions mitjançant la bateria per a crear una distribució més uniforme de ions en la cel·la.
“Anem a fabricar una bateria aquosa que siga segura, barata i ampliable”, diu Victoria Yao, estudiant en el MPC-CMSE (Centre de Tractament de Materials- Centre de Ciència dels Materials i Enginyeria) Centre d’Estiu en el Grup de Investigació Brushett. Una estudiant en ascens en Vanderbilt University, Yao se va a graduar en Enginyeria Química. Este estiu treballà amb el graduat Thomas J. Carney per a desenvolupar una bateria de pila de convecció, en la que els electrolits fluirien a través de material d’electrode, en lloc de permanéixer estàtics com en les bateries convencionals.
Material blau de Prússia
Durant les seues pràctiques en el grup Brushett, Yao sintetitzà material d’electrode de la mateixa família química que el blau de Prússia, que s’usa normalment per a tintar teixit i donar color al maquillatge, per exemple, a l’ombra d’ulls. El blau de Prússia és el nom comú de ferrocianur fèrric, però al contrari que alguns compostos de cianur altament tòxics, el blau de Prússia es considera no tòxic i fins i tot s’ingereix per a tractar l’enverinament per radiació.
Yao va crear materials com el blau de Prússia en una solució líquida de nitrats metàl·lics, afegint el compost químic hexacianoferrat de potasi per a provocar els compostos desitjats, com l’hexacianoferrat de cobre. Un compost inorgànic, el tiosulfat de sodi, s’afegeix per engrossar les partícules i canviar la quantitat d’energia emmagatzemada en el material. Després, separà les partícules amb un filtre o centrifugadora. Una volta seques, les partícules colorides es van mesclar amb additius per a fer “tintes” que puguen gotejar de forma precisa en paper carbó per formar electrodes fins per a proves de bateria. “Immediatament després de fer la tinta, hi ha que pipetejar-la en paper carbó, deixar-la secar i després llevar qualsevol contaminant al buit”, diu Yao.
Aquestes fines cel·les d’electrode es provaren en un reactor de fluxe continu (una instal·lació de components de vidre en configuració “H”) que funciona durant hores sense descans, a voltes de nit, per a recollir suficients dades per mesurar la seua capacitat i eficàcia. En el reactor, els electrodes de paper carbó se sitúen en els tubos de vidre verticals amb una solució de clorur de sodi (sal fina) que conncecta ambdúes pel mig. Després d’afegir un electrode de referència, Yao va bollir gas argó mitjançant el mode experimental.
“He fet diferents polvos i provat les seues propietats d’emmagatzematge d’energia amb electrodes fins”, diu. Després de fer i provar els electrodes fins, Yao planejà menejar per a produir electrodes amb poros grossos, que podrien produir una major densitat energètica. Aquests electrodes grossos necessiten més matèria prima, que es comprimeix en grànuls.
En presentar aquest projecte, anomenat Convecció Millorada d’Emmagatzematge Electroquímic d’Energia, als estudiants en juny, Brushett va dir “tenim una prova de concepte, i estem molt emocionats. Idealment, ens agradaria traduir este dispositiu de prova en un xicotet envàs de cel·la de fluxe amb electrodes de poros grossos i bombejar electrolits a través del reactor…i aleshores tindríem la nostra bateria de convecció”.
Article original publicat a MIT News.
