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Los Investigadores Exploran el Mecanismo de la Reacción de la Batería del Litio-Aire Usando Microscopia del Fotoelectrón de la Radiografía

Published on October 8, 2012 at 6:54 AM

Exactamente qué va las baterías avance interior del litio-aire mientras que él carga y el licenciamiento ha sido siempre imposible de observar directamente. Ahora, una nueva técnica desarrollada por promesas de los investigadores del MIT de cambiar eso, permitiendo estudio de esta actividad electroquímica como suceso.

Una batería de estado sólido del litio-aire (destacada en naranja) se coloca dentro de un compartimiento de la prueba en la Fuente De Luz Avanzada (ALS) en el Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley, con objeto de su prueba usando la microscopia del fotoelectrón de la Radiografía (cortesía de imagen de Eva Mutoro y de Ethan Crumlin, el ALS)

La investigación acaba de publicarse en los Partes Científicos del gorrón.

Las reacciones que ocurren dentro de una batería convencional del litio-aire son complejas, dicen el Shao-Claxon de Yang, el Profesor Adjunto de Gail E. Kendall de la Ingeniería Industrial y la Ciencia Material y la Ingeniería, que era el autor mayor del papel. “Nos centramos en descubrirla qué suceso realmente durante cargar y la descarga,” decimos. Hacer eso requirió el uso de una clase especial de iluminación de alta intensidad de la Radiografía a la una de solamente dos recursos en el mundo capaz de producir tal experimento: la Fuente De Luz Avanzada (ALS) en el Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley (LBNL) en California.

Que el recurso permitió estudiar las reacciones electroquímicas que ocurrían en la superficie de electrodos, y mostrar las reacciones entre el litio y el oxígeno como el voltaje aplicado a la célula fue cambiado.

Las pruebas utilizaron una versión de estado sólido nueva de una batería del litio-aire hecha posible vía la colaboración con Nancy Dudney y los colegas en el Laboratorio Nacional de la Oak Ridge (ORNL), Shao-Claxon dicen. Al descargar, tales baterías drenan en algunas iones de litio para convertir el oxígeno en el peróxido del litio. Usando el ALS, Yi-Chun Lu, un postdoc en el laboratorio de los Shao-Claxones, y Ethan Crumlin, que recibió su doctorado del MIT este año y ahora es un postdoc en LBNL, podían producir espectros detallados de cómo la reacción revela, y muestran que esta reacción es reversible en superficies del óxido de metal. El Lu y Crumlin eran los autores importantes del nuevo trabajo de investigación.

Una falta de comprensión de cómo el litio reacciona con oxígeno ha obstaculizado el revelado de las baterías prácticas del litio-aire, los autores dice - pero este tipo de ofertas de la batería la perspectiva de salvar hasta cuatro veces ḿas energía como las baterías de ión de litio de hoy para un peso dado, y tan podría ser un clave activando la tecnología para el almacenamiento de energía, entre otras aplicaciones. La Mayoría de las baterías existentes del litio-aire sufren de pérdidas de energía grandes durante cargar y la descarga, y han no podido sostener con éxito ciclos relanzados.

Usando el ALS, Crumlin dice, “activa la investigación de una amplia gama de estudios electroquímicos en condiciones ambientales reales, incluyendo el estudio de la capacidad… la química superficial de nuestra célula de estado sólido especialmente diseñada del bióxido del litio.”

Este nuevo método para estudiar las reacciones de tales baterías podía ayudar detalladamente a investigadores en su búsqueda a diseñar mejores baterías. Tales baterías del litio-aire de las mejorías, el Shao-Claxon dice, podrían potencialmente aumentar la eficiencia ida-vuelta (retención de la energía entre la carga y el licenciamiento) y la vida de ciclo (la capacidad de cargar y de descargar una batería muchas veces).

Este estudio mostró que usar los óxidos metálicos como el electrodo de oxígeno podría potencialmente permitir a una batería del litio-aire mantener su funcionamiento sobre muchos ciclos de la operación. El dispositivo usado en este estudio fue diseñado puramente para la investigación, no como diseño práctico de la batería en sí mismo; si estuvieron replegados en una célula real, el Lu dice, tales diseños podrían mejorar grandemente la longevidad de las baterías del litio-aire.

El método de observación estas personas desarrolladas podría tener implicaciones para estudiar reacciones mucho más alla de las baterías del litio-aire, el Shao-Claxon dice. Esta investigación, ella dice, “apunta a un nuevo paradigma de estudiar los mecanismos de la reacción para el almacenamiento de energía electroquímico. Podemos utilizar esta técnica para estudiar un gran número de reacciones,” ella dice. “Permite que observemos un gran número de diversos procesos energéticos electroquímicos.”

Bruno Scorsati, profesor de la química en la Universidad de Sapienza de Roma, dice que este trabajo es “una novela y una aproximación sofisticada.” Scorsati agrega que esta investigación marca “un paso de progresión hacia adelante en el progreso de la ciencia y de la tecnología de estos sistemas del almacenamiento de la estupendo-alto-energía.”

Fuente: http://web.mit.edu

Last Update: 8. October 2012 08:28

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