Una delgada, El supercondensador flexible desarrollado en la Universidad de Florida Central cuenta con altas densidades de energía y potencia. Crédito:Universidad de Florida Central
Un equipo de científicos de UCF ha desarrollado un nuevo proceso para crear supercondensadores flexibles que pueden almacenar más energía y recargarse más de 30, 000 veces sin degradarse.
El método novedoso del Centro de Tecnología de Nanociencia de la Universidad de Florida Central podría eventualmente revolucionar una tecnología tan variada como los teléfonos móviles y los vehículos eléctricos.
"Si reemplazaran las baterías con estos supercondensadores, Podrías cargar tu teléfono móvil en unos segundos y no necesitarías volver a cargarlo durante más de una semana. "dijo Nitin Choudhary, un asociado postdoctoral que realizó gran parte de la investigación publicada recientemente en la revista académica ACS Nano .
Cualquiera que tenga un teléfono inteligente conoce el problema:después de 18 meses aproximadamente, retiene la carga durante cada vez menos tiempo a medida que la batería comienza a degradarse.
Los científicos han estado estudiando el uso de nanomateriales para mejorar los supercondensadores que podrían mejorar o incluso reemplazar las baterías en dispositivos electrónicos. Es un problema obstinado porque un supercondensador que contenga tanta energía como una batería de iones de litio tendría que ser mucho, mucho más grande.
El equipo de UCF ha experimentado con la aplicación de materiales bidimensionales recién descubiertos de solo unos pocos átomos de espesor a supercondensadores. Otros investigadores también han probado formulaciones con grafeno y otros materiales bidimensionales. pero con un éxito limitado.
"Ha habido problemas en la forma en que las personas incorporan estos materiales bidimensionales en los sistemas existentes; eso ha sido un cuello de botella en el campo. Desarrollamos un enfoque de síntesis química simple para que podamos integrar muy bien los materiales existentes con los materiales bidimensionales , "dijo el investigador principal Yeonwoong" Eric "Jung, un profesor asistente con nombramientos conjuntos en el Centro de Tecnología de Nanociencias y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales.
El equipo de Jung ha desarrollado supercondensadores compuestos por millones de cables de nanómetros de espesor recubiertos con carcasas de materiales bidimensionales. Un núcleo altamente conductor facilita la transferencia rápida de electrones para una carga y descarga rápidas. Y las carcasas recubiertas uniformemente de materiales bidimensionales producen altas densidades de energía y potencia.
La ilustración representa el diseño novedoso del supercondensador desarrollado en la Universidad de Florida Central. Crédito:Universidad de Florida Central
Los científicos ya sabían que los materiales bidimensionales eran muy prometedores para las aplicaciones de almacenamiento de energía. Pero hasta el proceso desarrollado por UCF para integrar esos materiales, no había forma de darse cuenta de ese potencial, Dijo Jung.
"Para pequeños dispositivos electrónicos, nuestros materiales están superando a los convencionales en todo el mundo en términos de densidad energética, densidad de potencia y estabilidad cíclica, "Dijo Choudhary.
La estabilidad cíclica define cuántas veces se puede cargar, drenado y recargado antes de comenzar a degradarse. Por ejemplo, una batería de iones de litio se puede recargar menos de 1, 500 veces sin fallas significativas. Las formulaciones recientes de supercondensadores con materiales bidimensionales se pueden recargar unos miles de veces.
En comparación, el nuevo proceso creado en UCF produce un supercondensador que no se degrada incluso después de haber sido recargado 30, 000 veces.
Jung está trabajando con la Oficina de Transferencia de Tecnología de UCF para patentar el nuevo proceso.
Los supercondensadores que usan los nuevos materiales podrían usarse en teléfonos y otros dispositivos electrónicos, y vehículos eléctricos que podrían beneficiarse de ráfagas repentinas de potencia y velocidad. Y porque son flexibles, podría significar un avance significativo en la tecnología portátil, así como.
"No está listo para la comercialización, ", Dijo Jung." Pero esta es una demostración de prueba de concepto, y nuestros estudios muestran que hay impactos muy altos para muchas tecnologías ".
Además de Choudhary y Jung, el equipo de investigación incluyó a Chao Li, Julian Moore y el profesor asociado Jayan Thomas, todo el Centro Tecnológico UCF NanoScience; y Hee-Suk Chung del Instituto de Ciencias Básicas de Corea en Jeonju, Corea del Sur.
