Dando un paso significativo hacia la mejora del suministro de energía de sistemas que van desde las redes eléctricas urbanas hasta el frenado regenerativo en vehículos híbridos, Los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA han sintetizado un material que muestra una alta capacidad tanto para el almacenamiento rápido como para la liberación de energía.

En un artículo publicado el 14 de abril en la revista revisada por pares Materiales de la naturaleza , un equipo dirigido por el profesor de ciencia e ingeniería de materiales Bruce Dunn define las características de una forma sintetizada de óxido de niobio, un compuesto basado en un elemento utilizado en el acero inoxidable, con una gran facilidad para almacenar energía. El material se utilizaría en un "supercondensador, "un dispositivo que combina la alta capacidad de almacenamiento de las baterías de iones de litio y la rápida capacidad de suministro de energía de los condensadores comunes.

Los investigadores de UCLA dijeron que el desarrollo podría conducir a una carga extremadamente rápida de dispositivos, que abarcan desde aplicaciones electrónicas móviles hasta equipos industriales. Por ejemplo, Los supercondensadores se utilizan actualmente en sistemas de captura de energía que ayudan a impulsar las grúas de carga en los puertos. reducir el uso de combustibles de hidrocarburos como el diesel.

"Con este trabajo, estamos difuminando las líneas entre lo que es una batería y lo que es un supercondensador, "dijo Veronica Augustyn, estudiante de posgrado en ciencia de materiales en UCLA y autor principal del artículo. "El descubrimiento elimina las desventajas de los condensadores y las de las baterías y las elimina".

Las baterías almacenan energía de manera efectiva pero no entregan energía de manera eficiente porque los portadores cargados, o iones, Muévase lentamente a través del material sólido de la batería. Condensadores que almacenan energía en la superficie de un material, generalmente tienen poca capacidad de almacenamiento.

Los investigadores del equipo de Dunn sintetizaron un tipo de óxido de niobio que demuestra una capacidad de almacenamiento sustancial a través de la "pseudocapacidad de intercalación, "en el que los iones se depositan en la mayor parte del óxido de niobio de la misma manera que los granos de arena se pueden depositar entre los guijarros".

Como resultado, Los electrodos de hasta 40 micrones de grosor, aproximadamente del mismo ancho que muchos componentes de baterías comerciales, pueden almacenar y entregar energía rápidamente en las mismas escalas de tiempo que los electrodos 100 veces más delgados.

Dunn enfatiza que aunque los electrodos son un primer paso importante, "Será necesaria más ingeniería a nanoescala y más allá para lograr dispositivos prácticos con alta densidad de energía que puedan cargarse en menos de un minuto".