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  • El condensador de alto rendimiento podría conducir a mejores baterías recargables

    La exclusiva matriz 3D de nanoporos en carbono con plantilla de zeolita permite su uso como electrodo para supercondensadores de alto rendimiento que tienen una alta capacitancia y un tiempo de carga rápido. Crédito de la imagen:Hiroyuki Itoi, et al. © 2011 Sociedad Química Estadounidense.

    (PhysOrg.com) - Para desarrollar vehículos eléctricos de próxima generación, sistemas de energía solar, y otras tecnologías de energía limpia, los investigadores necesitan una forma eficiente de almacenar la energía. Uno de los dispositivos de almacenamiento de energía clave para estas aplicaciones y otras es un supercondensador, también llamado condensador eléctrico de doble capa. En un estudio reciente, Los científicos han investigado la posibilidad de utilizar un material llamado carbono con plantilla de zeolita para el electrodo en este tipo de condensador. y descubrió que la estructura de poros única del material mejora en gran medida el rendimiento general del condensador.

    Los investigadores, Hiroyuki Itoi, Hirotomo Nishihara, Taichi Kogure, y Takashi Kyotani, de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón, han publicado sus resultados sobre el condensador eléctrico de doble capa de alto rendimiento en un número reciente de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

    Para almacenar energía, el condensador eléctrico de doble capa está cargado por iones que migran de una solución a granel a un electrodo, donde se adsorben. Antes de llegar a la superficie del electrodo, los iones tienen que viajar a través de nanoporos estrechos de la manera más rápida y eficiente posible. Básicamente, cuanto más rápido puedan viajar los iones por estos caminos, cuanto más rápido se pueda cargar el condensador, resultando en un rendimiento de alta tasa. También, cuanto mayor sea la densidad de iones adsorbidos en el electrodo, cuanto mayor sea la carga que puede almacenar el condensador, resultando en una alta capacitancia volumétrica.

    Recientemente, Los científicos han estado probando materiales con poros de varios tamaños y estructuras para tratar de lograr un transporte de iones rápido y una alta densidad de iones de adsorción. Pero los dos requisitos son algo contradictorios, Dado que los iones pueden viajar más rápidamente a través de nanoporos más grandes, pero los nanoporos grandes hacen que la densidad del electrodo sea baja y, por lo tanto, disminuyen la densidad de iones adsorbidos.

    "En este trabajo, hemos demostrado con éxito que es posible cumplir los dos requisitos aparentemente contradictorios, alta densidad de potencia y alta capacitancia volumétrica, con carbono con plantilla de zeolita, "Nishihara dijo PhysOrg.com .

    El carbono con plantilla de zeolita consta de nanoporos de 1,2 nm de diámetro (más pequeños que la mayoría de los materiales de los electrodos) y que tienen una estructura muy ordenada (mientras que otros poros pueden estar desordenados y al azar). El pequeño tamaño de los nanoporos hace que la densidad de iones adsorbidos sea alta, mientras que la estructura ordenada, descrita como una estructura similar a un diamante, permite que los iones pasen rápidamente a través de los nanoporos. En un estudio anterior, Los investigadores demostraron que el carbono con plantilla de zeolita con nanoporos de menos de 1,2 nm no puede permitir el transporte rápido de iones. sugiriendo que este tamaño puede proporcionar el equilibrio óptimo entre rendimiento de alta velocidad y alta capacitancia volumétrica.

    En pruebas, las propiedades del carbono con plantilla de zeolita excedieron las de otros materiales, demostrando su potencial para ser utilizado como electrodo para condensadores eléctricos de doble capa de alto rendimiento.

    “Ahora estamos tratando de aumentar aún más la densidad de energía del carbono con plantilla de zeolita hasta el mismo nivel que las baterías secundarias, ”Dijo Nishihara. "Si se desarrolla y se utiliza un condensador eléctrico de doble capa de este tipo para dispositivos móviles, como teléfonos móviles, su tiempo de carga se puede reducir a solo unos minutos. Otra importante aplicación futura de los condensadores eléctricos de doble capa es un soporte de baterías secundarias en vehículos eléctricos para prolongar la vida útil de la batería. También para este propósito, lograr una mayor densidad de energía es una de las cuestiones clave ".

    Copyright 2010 PhysOrg.com.
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