Skip to content

Nuevo estudio: Cómo construir baterías de automóvil de cero emisiones desde cero

Nuevo estudio: Cómo construir baterías de automóvil de cero emisiones desde cero

Los nanotubos de carbono, que se muestran aquí, pueden estar hechos de dióxido de carbono recolectado de la atmósfera; podríamos usarlos para fabricar baterías de carbono negativo. Andrzej Wojcicki / Getty Images

La lucha para frenar el calentamiento global se ha centrado principalmente en alejar a los seres humanos de la quema de combustibles fósiles que emiten dióxido de carbono y contribuyen al efecto invernadero. También se ha realizado un gran esfuerzo para encontrar formas de capturar CO.dos sin aliento y ponerlo en algún lugar no duele. Por supuesto, la solución perfecta sería hacer ambas cosas al mismo tiempo. ¿Y si pudiera hacer COdos fuera de la atmósfera Y utilizarlo como una fuente de energía más limpia, reduciendo así la necesidad de quemar combustibles fósiles?

Es posible que los científicos de las universidades Vanderbilt y George Washington hayan encontrado una manera de hacerlo. En un artículo publicado hoy en la revista ACS Central Science de la American Chemical Society, describen un proceso de extracción de carbono del CO atmosférico.dosy luego usarlo para hacer nanotubos de carbono. Los nanotubos luego se usarían para reemplazar los electrodos de grafito en las baterías de iones de litio de los automóviles eléctricos.

Corte comercial

En teoría, podríamos crear no solo automóviles neutrales en carbono, sino también automóviles eléctricos negativos en carbono, que almacenan energía y neutralizan el daño ambiental pasado.

“Dado su mejor rendimiento, el bajo costo esperado y la capacidad para eliminar un gas de efecto invernadero, es probable que los automóviles con baterías de nanotubos de carbono se conviertan en la norma”, dijo uno de los científicos, el profesor de química de GWU, Stuart Licht, por correo electrónico.

En un comunicado de prensa que anunciaba el desarrollo, Cary Pint, profesor asistente de ingeniería mecánica en Vanderbilt, dijo: “Imagine un mundo en el que cualquier vehículo eléctrico nuevo o instalación de batería en toda la red no nos permita superar los desafíos. pasado, dijo, pero también un paso hacia un futuro sostenible para nuestros niños. “

¿Cómo funcionaría esto?

El nuevo método de fabricación de baterías utiliza un proceso desarrollado por Licht y sus colegas en GWU para capturar el carbono y usarlo para producir nanofibras de carbono, que se pueden agrupar para crear nanotubos. Este proceso implica el uso de energía solar concentrada para crear un baño fundido de productos químicos que alcanza los 1380 grados F (749 grados C). Cuando se agrega aire a la celda, el dióxido de carbono se disuelve cuando se somete al calor y la corriente directa de los electrodos de níquel y acero.

Insertar

El proceso electroquímico solar térmico (STEP) convierte el dióxido de carbono atmosférico en nanotubos de carbono que se pueden utilizar en baterías avanzadas.

Julie Turner / Universidad de Vanderbilt

Cuando el gas se descompone, las moléculas de carbono se unen a los electrodos y se acumulan en nanofibras. Después de que Licht y su equipo publicaron su trabajo en 2015, prometió cambiar las reglas del juego. No solo proporcionó un método más barato para fabricar nanofibras de carbono que los métodos anteriores, sino que también ofreció una forma de extraer grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera.

Cuando se anunció este desarrollo el año pasado, Licht le dijo a HowStuffWorks que planea construir una serie de C0 gigantes.dos– fábricas de nanofibras del tamaño de una ciudad en lugares escasamente poblados como el interior de Australia y los desiertos del Sahara y Mojave.

Por ser ultra fuerte y liviana, la nanofibra de carbono ha sido promocionada como el material del futuro para todo, desde vigas de rascacielos hasta fuselajes de aviones. Pero los nanotubos de carbono hechos a partir de estas fibras también son muy útiles para fabricar baterías, porque su gran superficie les permite retener más carga que otras formas de carbono. En 2010, los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts crearon una batería experimental de nanotubos de carbono que tenía un tercio de la capacidad de una batería de iones de litio convencional y 10 veces la potencia.

Los investigadores de GW y Vanderbilt informan que incluso una batería de iones de litio con electrodos de nanotubos de carbono funciona ligeramente mejor que una batería de iones de litio convencional, y que el impulso se amplifica cuando la batería se carga rápidamente.

Cuando utilizaron nanotubos para reemplazar los electrodos de grafito en una batería de iones de sodio, otro tipo de acumulador, lograron una mejora aún mayor, aproximadamente 3,5 veces el rendimiento. Ambos tipos de baterías equipadas con nanotubos de carbono resisten con éxito 10 semanas de carga y descarga continuas sin ningún signo de fatiga.

Aplicaciones prácticas para alimentos

Según Licht, la inclusión de baterías de nanotubos de carbono en los automóviles “proporcionará alternativas libres de gases de efecto invernadero a los procesos industriales y de transporte de combustibles fósiles actuales”.

Gina Coplon-Newfield, directora de la Iniciativa de vehículos eléctricos del Sierra Club, dijo que si bien aún no ha visto los detalles del descubrimiento de Vanderbilt-GWU, “parece realmente intrigante”. “En general, estamos muy alentados por lo que estamos viendo que está sucediendo en la tecnología de baterías en estos días”, dice Coplon-Newfield. “Eso es en términos de avances tecnológicos y menores costos”.

El proceso de usar dióxido de carbono atmosférico para fabricar baterías no debería usarse solo para autos eléctricos. También podría usarse para fabricar baterías de iones de litio para dispositivos electrónicos, así como baterías mucho más grandes que podrían usarse para almacenar electricidad generada por paneles solares y turbinas eólicas.

Tener este tipo de almacenamiento es fundamental para el desarrollo de futuras redes eléctricas “inteligentes” que dependan de fuentes de energía descentralizadas más pequeñas en lugar de grandes centrales eléctricas de carbón.

Corte comercial