Introducción al Dr. Michal Leskes Energizar el futuro con baterías de la nueva era Las baterías ahora todo el poder de todo, desde pequeños marcapasos cableados al corazón humano a los motores de cero emisiones de coches y camiones ligeros. Casi todo lo eléctrico que no está enchufado a la pared es manejado por una batería. Los damos por sentados, pero las entrañas de las baterías son algo complejas. Mejorar su rendimiento su capacidad de seguir adelante por más tiempo y almacenar la energía de diferentes fuentes es un nicho de investigación que un número creciente de científicos básicos alrededor del mundo están empezando a centrarse en. Uno de ellos es el Dr. Michal Leskes, que se unió al Departamento de Materiales e Interfaces en el Instituto Weizmann en julio. Se centra en las baterías recargables, como las baterías de iones de litio que alimentan una amplia gama de electrónica de consumo que van desde portátiles y teléfonos celulares a híbridos y todos los coches eléctricos. Ella hizo sus estudios de doctorado en el Instituto, donde contribuyó a las innovaciones en la investigación de resonancia magnética nuclear (RMN) de estado sólido, mientras trabajaba con el Prof. Shimon Vega en el Departamento de Física Química. Como becaria postdoctoral en la Universidad de Cambridge, utilizó esta potente tecnología para mirar en el funcionamiento interno de baterías recargables de litio-ion y litio-aire en acción. Controló la dinámica de las moléculas, iones y cargas eléctricas formadas en sus electrodos durante la carga y descarga. Esa información es útil en el examen de procesos esenciales, como el desvanecimiento de la capacidad y la recarga ineficiente, que afectan al rendimiento de la batería. Este tipo de investigación básica tiene el gran potencial para conducir a nuevas estrategias para mejorar la tecnología de la batería. El Dr. Leskes creció en Rosh Pina, con vistas al Kinneret (el Mar de Galilea). Ella acredita a su profesor de química de la escuela secundaria por su interés en la ciencia y por animarla a salir con su futuro esposo, Shai, un compañero de estudio. Naturalmente, ignoré su consejo. Lo que los maestros saben de los chicos después de todo, ella bromea. Pero, unos años más tarde en su servicio del ejército, mientras que compartía un paseo largo del megabus a sus baseshers respectivos en el Negev, su chispa cercana de Tel Avivthe encendió. Ella fue a completar una licenciatura en química en la Universidad de Tel Aviv Shai se convirtió en un programador de computadoras. Como estudiante universitaria, pasó un verano en el campus del Instituto Weizmann, como parte de la Escuela Internacional de Ciencias Kupcinet-Getz para estudiantes destacados, trabajando en el laboratorio de su futuro profesor de doctorado, Prof. Vega. El Dr. Leskes se sintió atraído por la investigación de resonancia magnética nuclear (RMN) porque, dice ella, me permite mirar dentro de los detalles de átomos y moléculas. Me encanta la química de cómo interactúan las diferentes moléculas y cómo pequeños cambios en la química de un material pueden alterar sus propiedades. RMN me permite examinarlos aún más de cerca. Lo que es tan intrigante para mí es que cuanto más sabes acerca de las técnicas de cómo manipular las vueltas y controlar su interacción con la información más que puedes obtener sobre los materiales y cómo funcionan. Su trabajo de doctorado con el Prof. Vega sobre la teoría y técnicas de RMN de estado sólido aportó varias mejoras para aumentar su resolución. La química de las baterías Para su trabajo postdoctoral, el doctor Leskes se interesó en estudiar un sistema químico en acción y eligió un laboratorio en la Universidad de Cambridge que trabajó con RMN como una herramienta para mejorar el rendimiento de las baterías de iones de litio. La investigación de la batería se ocupa de una pieza real de la situación de energía que se necesita y muy relevante, y NMR me dio los medios para mirar dentro de una batería de trabajo en el nivel molecular. El Programa Nacional de Becas Postdoctorales para el Avance de la Mujer en la Ciencia, un programa respaldado por donantes encabezado por el Instituto Weizmann, ayudó al Dr. Leskes ya su esposo a hacer que su período postdoctoral en Inglaterra fuera factible desde una perspectiva financiera. Lo que es más importante, dice ella, realmente confirmó que lo que estaba haciendo era lo correcto que puedo hacer lo necesario para convertirme en un científico investigador. Y me dio un extra pushjust como mi profesor de química tuvo que seguir creciendo en la ciencia. Ahora en el Instituto Weizmann, estableciendo un laboratorio propio, el Dr. Leskes se compromete a empujar la sensibilidad y el alcance de la resonancia magnética a nuevos niveles, con ideas potencialmente revolucionarias sobre cómo usar este nuevo poder para mejorar las capacidades de una variedad De baterías de alto rendimiento. Ella aprecia estar de vuelta en el dinámico dar y recibir de la ciencia israelí, diciendo: Estoy constantemente involucrado en las conversaciones no sólo charlas sobre el café, pero donde la gente de varios laboratorios y campos diferentes realmente se involucran en el trabajo de los demás y se animan mutuamente . Su investigación implica el uso intensivo de una poderosa máquina de resonancia magnética altamente personalizada (un nuevo Tesla 7 adquirido por el Instituto) que puede manejar técnicas de RMN convencional a polarización nuclear dinámica, utilizando el spin de electrones. Ella espera que los resultados sean la habilidad de ver más detalles de números aún más pequeños de átomos y moléculas, y que este tipo de información la ayudará a hacer las baterías de almacenamiento aún más eficientes y poderosas. El Dr. Michal Leskes es apoyado por el Comisaroff Family Trust y Dana y Yossie Hollander, Israel. Solución de problemas con baterías Li-air Las baterías Li-Air se acercan lo más posible a los límites teóricos para la densidad de energía en una batería. En peso, esto es aproximadamente 10 veces mayor que las baterías de iones de litio convencionales y sería suficiente para alimentar coches con una gama comparable a los motores de gasolina. Pero la ingeniería de una batería de Li-aire ha sido un reto. Liu et al. Lograron superar los desafíos restantes: fueron capaces de evitar la pasivación de los electrodos, convertir la estabilidad del disolvente limitada en una ventaja, eliminar los problemas mortales causados por los superóxidos, lograr una alta potencia con degradación despreciable e incluso eludir los problemas de eliminar el agua atmosférica. Resumen La batería recargable de litio-aire aprótico (Li-O 2) es una tecnología prometedora potencial para el almacenamiento de energía de próxima generación, pero su realización práctica todavía enfrenta muchos desafíos. En contraste con las células Li-O2 estándar, que ciclan a través de la formación de Li 2 O 2. Se utilizó un electrodo de óxido de grafeno reducido, el aditivo LiI y el disolvente dimetoxietano para formar y eliminar reversiblemente LiOH cristalino con tamaños de partícula mayores de 15 micrómetros durante la descarga y la carga. Esto conduce a altas capacidades específicas, excelente eficiencia energética (93.2) con una separación de voltaje de sólo 0.2 voltios, e impresionante recarga. Las células toleran altas concentraciones de agua, siendo el agua la fuente de protones dominante para el LiOH junto con LiI, tiene un impacto decisivo en la naturaleza química del producto de descarga y en el rendimiento de la batería. Una batería mejorada de litio-aire Asociación Americana para el Avance Utilizando una combinación única de materiales, los científicos han superado muchas de las barreras actuales para desarrollar baterías de litio-aire, según un nuevo estudio. Las baterías de litio-aire podrían, teóricamente, dar a los coches eléctricos el mismo rango que los de gasolina sin necesidad de baterías excesivamente pesadas, pero varios de los principales escollos han detenido este modelo de batería de su potencial. El diseño de batterys implica un electrodo negativo de metal de litio, un electrolito no acuoso, y un electrodo positivo que funciona en concierto. Para algunos diseños, la formación de peróxido de litio durante la descarga (el período en que la batería proporciona tensión) compite con una serie de reacciones secundarias indeseables que atacan al electrolito y reducen la eficacia global de la batería. Además, las partículas de descarga de este modelo pueden obstruir los poros pequeños del electrodo receptor. Para eludir estos problemas, Tao Liu et al. Diseñó su batería alrededor de la producción de hidróxido de litio. Un paso clave fue la adición de yoduro de litio, que reduce la resistencia. Una segunda diferencia clave fue el uso de óxido de grafeno reducido macroporoso como electrodo receptor. Los poros grandes permitieron una mayor colección de cristales de descarga. La batería de los investigadores también mostró una alta tolerancia al agua, algo que no es típico de una célula de litio-aire. Estas mejoras, que ofrecen una alta eficiencia y la opción de recargar repetidamente, podrían acelerar el desarrollo de una batería de litio-aire comercialmente viable. Artículo 9: Baterías Li-O2 para ciclismo mediante formación y descomposición de LiOH, por T. Liu M. Leskes W. Yu A. J. Moore L. Zhou P. M. Bayley G. Kim C. P. Gray en la Universidad de Cambridge en Cambridge, Reino Unido M. Leskes en el Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovot, Israel W. Yu en la Universidad Central del Sur en Changsha, China. Los coautores están disponibles para entrevistas en inglés, chino, coreano y hebreo. Aclaración: AAAS y EurekAlert no son responsables de la exactitud de los comunicados de prensa publicados en EurekAlert por las instituciones contribuyentes o por el uso de cualquier información a través del sistema EurekAlert. Diario Relacionado Artículo dx. Doi Org / 10. 1126 / ciencia. Aac7730 Más en Química y Física ¿Cómo funcionan los cerebros de los músicos mientras se juega la Sociedad Acústica de América Usando el sonido para detener a los escarabajos destructivos en sus pistas Sociedad Acústica de América Escuchando las señales viajando a través de puentes para diagnosticar daños Instituto Americano de Física Comprender la forma en que el líquido se propaga a través del papel Instituto Americano de Física Ver todos Química y Física noticias Tendencias Ciencia Noticias Platypus veneno podría tener clave para el tratamiento de la diabetes Universidad de Adelaide Los programas de incentivos marinos pueden reemplazar la tristeza y la esperanza con la esperanza Oregon State University Cincinnati Ver todas las últimas noticias Copyright copy 2016 por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS)
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