El electrodo ionófobo aumenta la eficiencia del almacenamiento de energía.

Actualmente, se considera que el uso de energías renovables para reemplazar la energía fósil es la mejor solución a los problemas de las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación atmosférica. Como resultado, la demanda de nuevas y mejores tecnologías de almacenamiento de energía es grande.

Como parte de los esfuerzos para mejorar esta tecnología, un grupo liderado por el prof. Zhang Suojang del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) descubrió recientemente que los electrodos ionofóbicos pueden mejorar energía rendimiento de almacenamiento.

Su estudio fue publicado en Revista de Química de Materiales A 8 de mayo.

Capacitores eléctricos de doble capa (EDLC) z líquidos iónicos Como nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía (IL), puede salvar la brecha entre la densidad de potencia de la batería y la densidad de energía de los condensadores convencionales. Sin embargo, los IL en los nanoporos a menudo muestran una dinámica de difusión deficiente, que se ve obstaculizada por la alta densidad de potencia.

En este estudio, los científicos propusieron una nueva estrategia para mejorar sinérgicamente la densidad de energía y la potencia. densidad EDLC con ILs basado en simulaciones de dinámica molecular masiva.

Construyeron una serie de EDLC con diferente humectabilidad (de ionófila a ionófoba) usando electrolito de tetrafluoroborato de 1-etil-3-metilimidazol.

Comparando EDLC con ionofílico electrodo para EDLC con un electrodo ionofóbico único, los científicos encontraron que el tiempo de carga de este último disminuyó en ~ 80%, mientras que la capacidad aumentó en casi un 100% (con A = 4V).

En el caso de EDLC con un electrodo ionófobo, los IL no pueden entrar espontáneamente en el electrodo poroso sin cargarse. A medida que aumenta el voltaje de carga, tanto el contraión como el koyon comenzarán a ingresar al nanoporo cuando el voltaje exceda un valor crítico (~ 2V). Al mismo tiempo, la dinámica de difusión de iones es más rápida que la de las IL en masa debido a la escasez de iones en los poros.

“Cargar los poros ionófobos es como comprimir un resorte. Cuando se suelte el resorte, se generará mucha energía ”, dijo el Prof. He Hongyan de IPE.

Este estudio también identificó una relación cuantitativa entre el tiempo de carga / capacidad y las propiedades ionófobas / geometría de poros /potencial eléctrico. Se encontró que la adsorción anormal de kojons, que no está presente en el electrodo ionófilo convencional, mejora el rendimiento general de los electrodos ILs EDLC.

La idea de introducir la ionofobia podría ayudar en el futuro a diseñar de manera racional supercondensadores de alta eficiencia basados ​​en IL u otras aplicaciones de almacenamiento de energía.