Electrodos basados en grafeno en una batería de flujo redox de vanadio producida mediante tratamientos rápidos con plasma de gas combinado a baja presión

Título	Electrodos basados en grafeno en una batería de flujo redox de vanadio producida mediante tratamientos rápidos con plasma de gas combinado a baja presión
Autores	Sebastiano Bellani, Leyla Najafi, Mirko Prato et al.
Revista	Química de materiales
Fecha	05/26/2021
DOI	https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c00763
Introducción	El avance de las baterías de flujo redox de vanadio (VRFB) de alta densidad de potencia con eficiencias energéticas (EE) superiores es vital para la adopción generalizada de esta solución de almacenamiento de energía. Este estudio presenta nanomateriales carbonosos jerárquicos innovadores para electrodos de VRFB, que presentan una elevada actividad catalítica en las reacciones redox del vanadio (VO2+/VO2+ y V2+/V3+). Estos materiales de electrodo se desarrollan mediante un tratamiento rápido con plasma de gas a baja presión de fieltros de grafito (GFs) en un reactor de radiofrecuencia acoplado inductivamente. Analizando los efectos de los gases puros (O2 y N2) o sus combinaciones a distintas presiones, los electrodos se perfeccionan para minimizar la polarización cinética en las reacciones redox VRFB. Para aumentar aún más la superficie catalítica de los electrodos, se integra en los GF grafeno de una o varias capas, obtenido mediante la exfoliación escalable del grafito por molienda húmeda, utilizando una técnica de infiltración con un aglutinante polimérico. Dependiendo del grosor de la membrana de intercambio de protones (Nafion 115 o Nafion XL), las configuraciones optimizadas de VRFB funcionan eficientemente en una amplia gama de densidades de corriente de carga/descarga, alcanzando eficiencias energéticas de hasta el 93,9%, 90,8%, 88,3%, 85,6%, 77,6% y 69,5% a 25, 50, 75, 100, 200 y 300 mA cm-2, respectivamente. Con un coste competitivo frente a las alternativas comerciales (costes adicionales del electrodo < 100 € m-2), esta tecnología proporciona EEs que igualan los valores más altos comunicados para sistemas eficientes. Este trabajo subraya la importancia de explorar condiciones de plasma modificadas o métodos de plasma alternativos para mejorar aún más el rendimiento del electrodo de los sistemas VRFB existentes.
Cita	Sebastiano Bellani, Leyla Najafi and Mirko Prato et al. Graphene-Based Electrodes in a Vanadium Redox Flow Battery Produced by Rapid Low-Pressure Combined Gas Plasma Treatments. Chem Mater. 2021. DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c00763
Elemento	Carbono (C) , Nitrógeno (N) , Oxígeno (O) , Vanadio (V)
Materiales	Nanocompuestos
Temas	Grafeno y materiales 2D , Materiales energéticos
Industria	Almacenamiento de energía y baterías

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