Las nanovarillas de dióxido de manganeso no alineadas de la izquierda se hicieron utilizando métodos convencionales. Las nanovarillas alineadas a la derecha se cultivaron en el laboratorio de Desheng (Dennis) Meng en la Universidad Tecnológica de Michigan utilizando deposición electroforética. Usando nanobarras alineadas, El grupo de Meng pudo construir un capacitor químico superior. Crédito:Sunand Santhanagopalan
(Phys.org) —Un nuevo proceso para el cultivo de bosques de nanobarras de dióxido de manganeso puede conducir a la próxima generación de condensadores de alto rendimiento.
Como material de almacenamiento de energía para baterías y condensadores, El dióxido de manganeso tiene mucho que ofrecer:es barato, respetuoso con el medio ambiente y abundante. Sin embargo, Los condensadores químicos fabricados con dióxido de manganeso carecen de la potencia del condensador físico típico a base de carbono. El científico de la Universidad Tecnológica de Michigan, Dennis Desheng Meng, teorizó que la situación podría mejorar si el dióxido de manganeso se convirtiera en nanobarras. que son como nanotubos, solo sólido en lugar de hueco. Sin embargo, Un obstáculo ha sido la fabricación de nanobarras de dióxido de manganeso con el conjunto correcto de atributos. Hasta ahora, los investigadores han podido cultivar nanobarras que tienen la mejor estructura cristalina o están alineadas, pero no ambos.
Ahora, El grupo de investigación de Meng ha desarrollado una técnica para cultivar nanobarras de dióxido de manganeso que no solo son rectas y altas (al menos según los nanoestándares), pero también tienen la estructura cristalina óptima, conocido como α-MnO 2 .
Esto minimiza la resistencia interna, permitiendo que el condensador se cargue y descargue repetidamente sin desgastarse. Esa es una receta para un mejor condensador:puede almacenar más energía, extraer esa energía más rápidamente, y trabajar más tiempo entre recargas. Más, se puede utilizar una y otra vez. Incluso después de que el grupo de Meng recargara su capacitor más de 2, 000 veces, todavía pudo recuperar más del 90 por ciento de su carga original.
El dispositivo de Meng pertenece a la familia de productos químicos, o reducción-oxidación, condensadores. Son híbridos entre supercondensadores físicos, que liberan una ráfaga de energía y se descargan rápidamente, y pilas, que generalmente almacenan más energía y la liberan gradualmente durante un período más largo. Típicamente, Los condensadores químicos tienen más energía y menos potencia que los físicos.
Los condensadores químicos fabricados con nanobarras de dióxido de manganeso de Meng ofrecen lo mejor de ambos mundos:contienen más energía, como una batería, además, producen incluso más potencia que un condensador físico comparable a base de carbono.
Su equipo fue capaz de cultivar un nanobosque de nanobarras de dióxido de manganeso utilizando deposición electroforética, técnica en la que se depositan pequeñas partículas sobre un sustrato bajo la influencia de un campo eléctrico. El proceso no es especialmente difícil. "Lo hicimos en un laboratorio, pero esto es fabricación escalable, ", dice." Podemos imprimirlo continuamente de forma rollo a rollo, y puede hacer que el sustrato sea muy grande si lo desea ".
Los condensadores fabricados con nanobarras de dióxido de manganeso podrían ayudar a los vehículos híbridos y eléctricos a acelerar más rápidamente o podrían acoplarse con células solares. "El proceso también abre la puerta a muchas otras aplicaciones, no solo supercondensadores, "dice Meng.
