Un equipo internacional de científicos, incluyendo un profesor de química de la Universidad de Bristol, ha encontrado una forma de mejorar los dispositivos de almacenamiento de energía llamados supercondensadores, mediante el diseño de una nueva clase de detergentes químicamente relacionados con los laxantes.

Su papel publicado hoy en la revista Materiales de la naturaleza , explica por qué estos detergentes, llamados líquidos iónicos, son mejores electrolitos que los materiales actuales y pueden mejorar los supercondensadores.

En la actualidad, se utilizan electrolitos acuosos y orgánicos, pero más recientemente, Los investigadores y fabricantes han estado probando líquidos iónicos en su lugar para mejorar el rendimiento.

Aunque los líquidos iónicos son sales, sorprendentemente, a temperatura ambiente no son sólidos cristalinos, como sugiere su nombre, de hecho son líquidos.

Esto le da a los líquidos iónicos numerosas ventajas sobre los electrolitos convencionales porque son estables, no es inflamable, ya menudo mucho más respetuoso con el medio ambiente.

Para explorar el excitante potencial que ofrecen los líquidos iónicos para las tecnologías electroquímicas emergentes, los autores diseñaron un nuevo conjunto de electrolitos líquidos iónicos similares a detergentes altamente eficientes y explicaron cómo funcionan en las superficies de los electrodos.

Comprender cómo funcionan ayudará a diseñar dispositivos aún más eficientes para almacenar energía eléctrica.

Profesor Julian Eastoe, de la Escuela de Química de la Universidad de Bristol, es coautor del estudio. Dijo:"Para hacer este descubrimiento se requirió un equipo de científicos con un conjunto de habilidades muy diverso, que abarca la síntesis química, estructural avanzado, microscopía y técnicas eléctricas, así como métodos computacionales.

"Este trabajo demuestra el poder de la investigación científica 'sin fronteras', los grupos de diferentes naciones contribuyeron con su propia experiencia para hacer 'el todo más grande que la suma de las partes' ".

Coautor, Xianwen Mao, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), agregó:"Diseñamos una nueva clase de líquidos iónicos que pueden almacenar energía de manera más eficiente.

"Estos líquidos iónicos similares a detergentes pueden autoensamblarse en estructuras de dos capas en forma de sándwich en las superficies de los electrodos. Y esa es la razón por la que brindan un mejor rendimiento de almacenamiento de energía".

Típicamente, para electrolitos en contacto con un electrodo cargado, la distribución de iones está dominada por interacciones Coulombic electrostáticas.

Sin embargo, esta distribución se puede controlar haciendo que los líquidos iónicos parezcan jabonosos, o anfifílico, de modo que las moléculas ahora tienen dominios polares y no polares separados, exactamente como los detergentes comunes.

Estos electrolitos similares al jabón forman espontáneamente estructuras bicapa en las superficies de los electrodos, dando lugar 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 petrolífera y la exploración espacial, pero también pueden allanar el camino hacia supercondensadores nuevos y mejorados en automóviles híbridos.

Estos dispositivos son componentes esenciales en los automóviles híbridos modernos y pueden superar a 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 se pueden almacenar rápidamente en supercondensadores listos para ser lanzados.

Esto reduce el consumo de energía y es mucho más ecológico. Más importante, utilizando los nuevos electrolitos como los desarrollados en este estudio, los futuros supercondensadores pueden incluso almacenar más energía que las baterías, potencialmente reemplazando baterías en aplicaciones tales como vehículos eléctricos, electrónica personal, e instalaciones de almacenamiento de energía a nivel de red.