Supercapacidades estructurales reemplazarán las baterías

¿Es posible imaginar un futuro en el que la electrónica se librará de baterías, cuerdas, tomas, horquillas y generalmente de cualquier fuente de energía externa? Hoy, tal perspectiva parece increíble para la gente común, pero los científicos lo toman muy en serio.

Robar energía eléctrica en un caso portátil, chasis de vehículos eléctricos o en las paredes de un hogar hará posible una pequeña placa gris nodescripta desarrollada por investigadores del Laboratorio de Nanomateriales y Dispositivos de Energía de la Universidad Vanderbilt.

“Este dispositivo demuestra, por primera vez en lo que podemos decir, que es posible crear materiales capaces de almacenar y liberar una cantidad significativa de electricidad mientras están expuestos a cargas estáticas comunes y fuerzas dinámicas como vibraciones o choques”, dice Cary Pint, profesor asistente de mecánica.

El nuevo dispositivo, desarrollado por el estudiante graduado Andrew Westover y Pint, es un supercapacitor que almacena energía coleccionando iones cargados de la superficie de un material poroso, a diferencia de las baterías que utilizan reacciones químicas para hacerlo. Como resultado, los supercapacitadores pueden cargar y descargar en segundos en lugar de horas, y mantener millones de ciclos de carga-descarga funcionando en lugar de miles como baterías.



En un informe sobre su trabajo publicado el 19 de mayo de 2014 en la revista Nano Letters, Pint y Westover escriben que su nuevo supercapacitor estructural (carga) funciona de forma impecable, carga de almacenamiento y descarga cuando se expone a presiones de hasta 44 libras de fuerza por pulgada cuadrada (0,303 MPa), y aceleración oscilante de más de 80 g, significativamente más que el motor de tur. La fuerza mecánica no afecta su capacidad de almacenar y almacenar energía.

El nuevo supercapacitor parece una fina placa gris hecha de electrodos de silicio que han sido tratados químicamente de modo que los poros nanoescala forman dentro de ellos. En el exterior, los electrodos protegen una capa ultrafina de carbono. Entre los electrodos hay una película polímero que sostiene los iones cargados y juega el mismo papel que el electrolito en la batería. Cuando está comprimido, el polímero penetra los pequeños poros de los electrodos, como el queso fundido en panes de sándwich apretados.



Después de enfriamiento y endurecimiento, el polímero se vuelve extremadamente duradero. El mayor problema en el desarrollo de supercapacitadores portadores de carga Westover llama a la prevención de su estratificación. Pero los investigadores pudieron lidiar con ello. “La unión de un material nanoporoso con un electrolito polímero se une más fuertemente que la superglue”, dice el estudiante graduado.

Los supercapacitadores están significativamente detrás de baterías de litio - iones en capacidad específica. Para operar en la misma cantidad de energía, el condensador debe ser mucho más grande y más pesado que la batería. Pero mientras el supercapacitor almacena diez veces menos energía, dura mil veces más.

Según los investigadores, debido a sus propiedades, los supercapacitadores estructurales de silicio son ideales para su uso en recintos electrónicos de consumo y paneles solares. Sin embargo, Pint y Westover creen que los principios generales de su construcción pueden transferirse a otros materiales, como nanotubos de carbono o aluminio.



Fuente: facepla.net