Cientistas chineses aproveitaram bem o lixo ao encontrar uma solução inovadora para um problema técnico, transformando a malha de aço inoxidável enferrujada em eletrodos com excelentes propriedades eletroquímicas que os tornam ideais para baterias de íon de potássio. Conforme relatado no jornal Angewandte Chemie , a ferrugem é convertida diretamente em uma camada compacta com uma estrutura de grade que pode armazenar íons de potássio. Um revestimento de óxido de grafite reduzido aumenta a condutividade e estabilidade durante os ciclos de carga / descarga.

O aumento do uso de energia renovável requer armazenamento eficaz de energia dentro da rede. Baterias de íon de lítio, amplamente utilizado em eletrônicos portáteis, são candidatos promissores. As baterias de íon de lítio são baseadas no deslocamento de íons de lítio. Durante o carregamento, os íons se movem em direção ao eletrodo de grafite, onde eles são armazenados entre as camadas de carbono. Ao descarregar, eles são liberados. Contudo, o lítio é caro e as reservas são limitadas. Baterias de íon de sódio têm sido exploradas como alternativa.

"Os íons de potássio são tão baratos e prontamente disponíveis quanto o sódio, e as baterias de íon de potássio seriam superiores do ponto de vista elétrico, "relata Xin-Bo Zhang." No entanto, o raio significativamente maior dos íons de potássio apresentou um problema. O armazenamento e a liberação repetidos desses íons desestabilizam os materiais usados ​​atualmente nos eletrodos. "

Zhang e uma equipe da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade Jilin (Changchun, China) encontraram agora uma solução elegante no uso de um material residual para fazer novos eletrodos:malha de aço inoxidável rejeitada de filtros e peneiras. Apesar da excelente durabilidade dessas grades, condições adversas levam a alguma corrosão. O metal pode ser recuperado em uma fornalha, mas este processo requer muito dinheiro, Tempo, e energia, bem como produzir emissões. Diz Zhang:"A conversão em eletrodos pode se tornar uma forma de reciclagem mais ecológica e economicamente sensata."

A malha corroída é mergulhada em uma solução de ferrocianeto de potássio (prussiato amarelo de potássio, conhecido como agente de afinação do vinho). Isso dissolve o ferro, cromo, e íons de níquel para fora da camada de ferrugem. Estes se combinam com íons ferricianeto no sal complexo conhecido como azul da Prússia, um pigmento azul escuro que é depositado na superfície da malha como nanocubos semelhantes a andaimes. Os íons de potássio podem ser fácil e rapidamente armazenados e liberados dessas estruturas.

Os pesquisadores então usam um processo de revestimento por imersão para depositar uma camada de óxido de grafeno (camadas de grafite oxidadas). Esta camada se aninha firmemente nos nanocubos. A redução subsequente converte o óxido de grafeno em óxido de grafeno reduzido (RGO), que consiste em camadas de grafite com átomos de oxigênio isolados. Zhang explica, "o revestimento RGO inibe a aglutinação e o desprendimento do material ativo. Ao mesmo tempo, aumenta significativamente a condutividade e abre vias de transporte de elétrons ultrarrápidas. "

Em testes, células tipo moeda feitas com esses novos eletrodos demonstram excelente capacidade, tensões de descarga, capacidade de taxa, e excelente estabilidade de ciclo. Porque o barato, eletrodos sem aglutinante são muito flexíveis, eles são altamente adequados para uso em dispositivos eletrônicos flexíveis.