Nuestro uso de dispositivos y electrodomésticos que funcionan con baterías ha aumentado constantemente, trayendo consigo la necesidad de caja fuerte, eficiente, y fuentes de energía de alto rendimiento. Para tal fin, un tipo de dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica llamado supercondensador ha comenzado a considerarse factible, y a veces incluso mejor, alternativa a los dispositivos de almacenamiento de energía convencionales ampliamente utilizados, como las baterías de iones de litio. Los supercondensadores pueden cargarse y descargarse mucho más rápidamente que las baterías convencionales y también continúan haciéndolo durante mucho más tiempo. Esto los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones, como el frenado regenerativo en vehículos, dispositivos electrónicos portátiles, etcétera. "Si un supercondensador de alto rendimiento utiliza un no inflamable, no tóxico, y se puede crear un electrolito acuoso seguro, se puede incorporar en dispositivos portátiles y otros dispositivos, contribuyendo al auge de la Internet de las cosas, "Dr. Takeshi Kondo, quién es el científico principal en un estudio reciente y revolucionario en el campo, dice.

Todavía, a pesar de su potencial, supercondensadores, en el presente, tienen ciertos inconvenientes que están impidiendo su uso generalizado. Un problema importante es que tienen una densidad de energía baja, es decir, almacenan energía insuficiente por unidad de área de su espacio. Los científicos primero intentaron resolver este problema usando solventes orgánicos como electrolito, el medio conductor, dentro de los supercondensadores para elevar el voltaje generado (tenga en cuenta que el cuadrado del voltaje es directamente proporcional a la densidad de energía en los dispositivos de almacenamiento de energía). Pero los disolventes orgánicos son costosos y tienen baja conductividad. Entonces, quizás, un electrolito acuoso sería mejor, pensaron los científicos. Por lo tanto, el desarrollo de componentes de supercondensadores que serían efectivos con electrolitos acuosos se convirtió en un tema central de investigación en el campo.

En el estudio reciente mencionado anteriormente, publicado en Informes científicos , El Dr. Kondo y un grupo de la Universidad de Ciencias de Tokio y la Corporación Daicel en Japón exploraron la posibilidad de utilizar un material novedoso, el nanodiamante dopado con boro, como electrodo en los supercondensadores:los electrodos son los materiales conductores en una batería o condensador que conectan el electrolito con cables externos, para transportar la corriente fuera del sistema. La elección del material de electrodo de este grupo de investigación se basó en el conocimiento de que los diamantes dopados con boro tienen una amplia ventana de potencial, una característica que permite que un dispositivo de almacenamiento de alta energía permanezca estable a lo largo del tiempo. "Pensamos que los supercondensadores a base de agua que produzcan un gran voltaje podrían realizarse si se usa diamante conductor como material de electrodo, "Dice el Dr. Kondo.

Los científicos utilizaron una técnica llamada deposición de vapor químico asistida por plasma de microondas, MPCVD, para fabricar estos electrodos y examinó su rendimiento probando sus propiedades. Descubrieron que en un sistema básico de dos electrodos con un electrolito acuoso de ácido sulfúrico, Estos electrodos produjeron un voltaje mucho más alto que las celdas convencionales, resultando en densidades de energía y potencia mucho más altas para el supercondensador. Más lejos, vieron que incluso después de las 10, 000 ciclos de carga y descarga, el electrodo se mantuvo muy estable. El nanodiamante dopado con boro había demostrado su valía.

Armado con este éxito, Luego, los científicos se aventuraron a explorar si este material de electrodo mostraría los mismos resultados si el electrolito se cambiara a una solución saturada de perclorato de sodio. que se sabe que permite la producción de un voltaje más alto que el que es posible con el electrolito de ácido sulfúrico convencional. En efecto, el ya alto voltaje generado se expandió considerablemente en esta configuración. Por lo tanto, como ha dicho el Dr. Kondo, "los electrodos de nanodiamantes dopados con boro son útiles para supercondensadores acuosos, que funcionan como dispositivos de almacenamiento de alta energía adecuados para la carga y descarga de alta velocidad ".

Parece que los diamantes podrían estar impulsando nuestras vidas electrónicas y físicas en un futuro cercano.