Poli (hidroxiuretano) de base biológica para el almacenamiento eficiente de energía orgánica de alta potencia

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía
• Química de los polímeros

Sus antecedentes:

• Las fuentes de energía sostenibles requieren un almacenamiento eficiente de energía para gestionar la intermitencia.
• Los polímeros orgánicos se exploran como dieléctricos escalables y verdes para condensadores de alta potencia.
• Los materiales existentes a menudo dependen de fuentes petroquímicas, lo que pone de relieve la necesidad de alternativas de base biológica.

Objetivo del estudio:

• Síntesis y caracterización de polihidroxiuretano (PHU) de base totalmente biológica para aplicaciones de almacenamiento de energía de alto rendimiento.
• Evaluar las propiedades dieléctricas, incluida la permitividad y la resistencia a la descomposición, de los PHU sintetizados.
• Evaluar el rendimiento y la eficiencia del almacenamiento de energía de las PHU de base biológica como dieléctricos condensadores.

Principales métodos:

• Síntesis de PHU de origen biológico mediante la reacción del dicarbonato de eritritol con las diaminas de origen biológico.
• Caracterización de las propiedades del PHU: temperatura de transición vítrea (Tg), permisividad (εr), resistencia a la ruptura (EB) y pérdida dielétrica (tan δ).
• Evaluación del rendimiento del almacenamiento de energía, incluida la densidad de descarga de energía (Ue) y la eficiencia de descarga (η).

Principales resultados:

• PHU sintéticos de base totalmente biológica con una temperatura de transición de vidrio (Tg) de alrededor de 50 °C.
• Se obtiene una elevada permitividad (εr > 8) y resistencia a la rotura (EB > 400 MV·m−1).
• Se han demostrado bajas pérdidas dieléctricas (tan δ < 0,03) y una alta densidad de energía de descarga (Ue > 6 J·cm−3).
• Ejerce una excelente eficiencia de descarga (η = 85% en EB, hasta el 91% en 0.5 EB).

Conclusiones:

• Los PHU de base biológica exhiben propiedades dieléctricas prometedoras para aplicaciones de condensadores de alta potencia.
• Los PHU sintetizados ofrecen un rendimiento de almacenamiento de energía comparable al de los materiales petroquímicos.
• Estos materiales de base biológica representan una vía sostenible y eficiente para las soluciones de almacenamiento de energía verde.