Supercapacitador - XIANWEN MAO/MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY
MADRID, 13 Ago. (EUROPA PRESS) -
Una nueva clase de detergentes químicamente relacionados con los laxantes resulta útil para mejorar los dispositivos de almacenamiento de energía llamados supercondensadores.
Un estudio publicado en la revista Nature Materials, explica por qué estos detergentes, llamados líquidos iónicos, son mejores electrolitos que los materiales actuales y pueden mejorar las prestaciones de los supercondensadores.
Actualmente, se utilizan electrolitos acuosos y orgánicos, pero más recientemente, los investigadores y fabricantes han estado probando líquidos iónicos para aumentar el rendimiento.
Aunque los líquidos iónicos son sales, a temperatura ambiente, sorprendentemente, no son sólidos cristalinos, como su nombre indica en realidad son líquidos.
Esto le da a los líquidos iónicos numerosas ventajas sobre los electrolitos convencionales porque son estables, no inflamables y, a menudo, mucho más amigables con el medio ambiente.
Para explorar el emocionante potencial que ofrecen los líquidos iónicos para las tecnologías electroquímicas emergentes, los autores diseñaron un nuevo conjunto de electrolitos iónicos líquidos altamente detergentes y explicaron cómo funcionan en las superficies de los electrodos.
Comprender cómo funcionan ayudará a diseñar dispositivos aún más eficientes para almacenar energía eléctrica.
El profesor Julian Eastoe, de la Facultad de Química de la Universidad de Bristol, es coautor del estudio. "Para hacer este descubrimiento se requería un equipo de científicos con un conjunto de habilidades muy diversas, que abarcaba síntesis química, técnicas estructurales, de microscopía y eléctricas avanzadas, así como métodos computacionales", dijo en un comunicado.
El coautor, Xianwen Mao, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), agregó: "Estos líquidos iónicos con aspecto de detergente pueden autoensamblarse en estructuras de bicapa en forma de emparedado en las superficies de los electrodos. Y esa es una razón muy importante por la que ofrecen un mejor rendimiento de almacenamiento de energía".
Típicamente, para electrolitos en contacto con un electrodo cargado, la distribución de iones está dominada por interacciones electróticas de Coulombic.
Sin embargo, esta distribución se puede controlar haciendo que los líquidos iónicos sean similares a los jabones o anfifílicos, de modo que las moléculas ahora tengan dominios polares y no polares separados, exactamente como los detergentes comunes.
Estos electrolitos similares a jabones forman espontáneamente estructuras bicapa en las superficies de los electrodos, lo que lleva a capacidades de almacenamiento de energía mucho mejores. Los investigadores encontraron que la temperatura y el voltaje aplicado también afectan el rendimiento del almacenamiento de energía.
Esta nueva clase de electrolitos puede ser adecuada para operaciones desafiantes, como la perforación de petróleo y la exploración espacial, pero también pueden allanar el camino a supercondensadores nuevos y mejorados en automóviles híbridos.
Estos dispositivos son componentes esenciales en los automóviles híbridos modernos y pueden superar las baterías en términos de mayor potencia y mejor eficiencia.
Este es particularmente el caso durante el frenado regenerativo, donde el trabajo mecánico se convierte en energía eléctrica, que puede almacenarse rápidamente en supercondensadores listos para ser liberados.
Esto reduce el consumo de energía y es mucho más ecológico. Más importante aún, utilizando los nuevos electrolitos como los desarrollados en este estudio, los futuros supercondensadores pueden incluso almacenar más energía que las baterías, reemplazando potencialmente las baterías en aplicaciones como vehículos eléctricos, electrónica personal e instalaciones de almacenamiento de energía a nivel de red.
