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  • ¿Podrían las nanohojas de cáñamo derribar al grafeno para hacer el supercondensador ideal?

    Imagen de microscopía de túnel de barrido (STM) de grafeno en Ir (111). El tamaño de la imagen es de 15 nm × 15 nm. Crédito:ESRF

    A medida que el cáñamo regresa a los EE. UU. Después de una prohibición de su cultivo durante décadas, Los científicos informan que las fibras de la planta pueden contener tanta energía y potencia como el grafeno, promocionado durante mucho tiempo como el material modelo para supercondensadores. Están presentando su investigación, que una empresa canadiense de nueva creación está trabajando en la ampliación, en la 248ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense (ACS).

    David Mitlin, Doctor., explica que los supercondensadores son dispositivos de almacenamiento de energía que tienen un enorme potencial para transformar la forma en que se alimentan los dispositivos electrónicos del futuro. A diferencia de las baterías recargables actuales, que absorben energía durante varias horas, Los supercondensadores pueden cargarse y descargarse en segundos. Pero normalmente no pueden almacenar tanta energía como las baterías, una propiedad importante conocida como densidad de energía. Un enfoque que están adoptando los investigadores para aumentar la densidad de energía de los supercondensadores es diseñar mejores electrodos. El equipo de Mitlin ha descubierto cómo hacerlos a partir de ciertas fibras de cáñamo, y pueden contener tanta energía como el principal contendiente actual:el grafeno.

    "El rendimiento electroquímico de nuestro dispositivo está a la par o mejor que los dispositivos basados ​​en grafeno, ", Dice Mitlin." La ventaja clave es que nuestros electrodos están hechos de residuos biológicos mediante un proceso simple, y por lo tanto, son mucho más baratos que el grafeno ".

    La carrera hacia el supercondensador ideal se ha centrado en gran medida en el grafeno, un fuerte, material ligero hecho de capas de carbono de un átomo de espesor, que cuando se apilan, se puede convertir en electrodos. Los científicos están investigando cómo pueden aprovechar las propiedades únicas del grafeno para construir mejores células solares. sistemas de filtración de agua, tecnología de pantalla táctil, así como baterías y supercondensadores. El problema es que es caro.

    El grupo de Mitlin decidió ver si podían fabricar carbonos similares al grafeno a partir de fibras de líber de cáñamo. Las fibras provienen de la corteza interna de la planta y, a menudo, se descartan de las industrias de rápido crecimiento de Canadá que usan cáñamo para la ropa. materiales de construcción y otros productos. Estados Unidos pronto podría convertirse en otro proveedor de líber. Ahora permite el cultivo limitado de cáñamo, que a diferencia de su primo cercano, no induce euforia.

    Los científicos habían sospechado durante mucho tiempo que la capa de cáñamo tenía más valor:era solo una cuestión de encontrar la forma correcta de procesar el material.

    "Hemos descubierto prácticamente la salsa secreta de esto, "dice Mitlin, que ahora trabaja en la Universidad de Clarkson en Nueva York. "El truco consiste en comprender realmente la estructura de un material de partida y ajustar cómo se procesa para brindarle lo que legítimamente se llamaría propiedades asombrosas".

    Su equipo descubrió que si calentaban las fibras durante 24 horas a un poco más de 350 grados Fahrenheit, y luego explotó el material resultante con un calor más intenso, se exfoliaría en nanohojas de carbono.

    El equipo de Mitlin construyó sus supercondensadores utilizando los carbonos derivados del cáñamo como electrodos y un líquido iónico como electrolito. Totalmente ensamblado, los dispositivos funcionaron mucho mejor que los supercondensadores comerciales tanto en densidad de energía como en el rango de temperaturas en las que pueden trabajar. Los dispositivos basados ​​en cáñamo produjeron densidades de energía de hasta 12 vatios-hora por kilogramo, dos o tres veces más alto que sus contrapartes comerciales. También operan en un rango de temperatura impresionante, de congelación a más de 200 grados Fahrenheit.

    "Pasamos la etapa de prueba de principio para el supercondensador completamente funcional, ", dice." Ahora nos estamos preparando para la fabricación a pequeña escala ".


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