La capacidad de cargar teléfonos móviles en segundos está un paso más cerca después de que investigadores de la Universidad de Waterloo utilizaran la nanotecnología para mejorar significativamente los dispositivos de almacenamiento de energía conocidos como supercondensadores.

Su novedoso diseño duplica aproximadamente la cantidad de energía eléctrica que pueden contener los dispositivos de carga rápida, ayudando a allanar el camino para el uso eventual en todo, desde teléfonos inteligentes y computadoras portátiles, a vehículos eléctricos y láseres de alta potencia.

"Estamos mostrando cifras récord para la capacidad de almacenamiento de energía de los supercondensadores, "dijo Michael Pope, profesor de ingeniería química que dirigió la investigación de Waterloo. "Y cuanto más densos en energía podamos hacerlos, cuantas más baterías podamos empezar a desplazar ".

Los supercondensadores son prometedores alternativa ecológica a las baterías tradicionales, con beneficios que incluyen seguridad y confiabilidad mejoradas, además de una carga mucho más rápida, pero las aplicaciones se han visto limitadas hasta ahora por su capacidad de almacenamiento relativamente baja.

Los supercondensadores comerciales existentes solo almacenan suficiente energía, por ejemplo, para alimentar teléfonos celulares y computadoras portátiles durante aproximadamente un 10 por ciento del tiempo que duran las baterías recargables.

Para impulsar esa capacidad, Pope y sus colaboradores desarrollaron un método para recubrir capas atómicamente delgadas de un conductor llamado grafeno con una sal líquida aceitosa en electrodos supercondensadores.

La sal líquida sirve como espaciador para separar las finas láminas de grafeno, evitando que se apilen como pedazos de papel. Eso aumenta drásticamente su área de superficie expuesta, una clave para maximizar la capacidad de almacenamiento de energía.

Al mismo tiempo, la sal líquida cumple una doble función como electrolito necesario para almacenar la carga eléctrica, minimizando el tamaño y el peso del supercondensador.

"Esa es la parte realmente genial de esto, "Pope dijo." Es un inteligente, diseño elegante ".

La innovación también utiliza un detergente para reducir el tamaño de las gotas de sal aceitosa, que se combina con agua en una emulsión similar al aderezo para ensaladas, a solo unas mil millonésimas de metro. mejorando su acción de recubrimiento. El detergente también funciona como un velcro químico para hacer que las gotas se peguen al grafeno.

El aumento de la capacidad de almacenamiento de los supercondensadores significa que se pueden hacer lo suficientemente pequeños y livianos para reemplazar las baterías en más aplicaciones, particularmente aquellos que requieren carga rápida, Capacidades de descarga rápida.

A corto plazo, Pope dijo que mejores supercondensadores podrían desplazar las baterías de plomo-ácido en los vehículos tradicionales, y utilizarse para capturar la energía que de otro modo perderían los autobuses y trenes de alta velocidad cuando frenan.

Más lejos, aunque es poco probable que alcancen la capacidad total de almacenamiento de las baterías, los supercondensadores tienen el potencial de alimentar de manera conveniente y confiable los dispositivos electrónicos de consumo, vehículos y sistemas eléctricos en ubicaciones remotas como el espacio.

"Si se comercializan de la forma correcta para las aplicaciones adecuadas, comenzaremos a ver más y más de ellos en nuestra vida cotidiana, "Dijo Pope.

La investigación, que también involucró a Zimin She, Estudiante de doctorado, y Debasis Ghosh, un becario postdoctoral, fue publicado recientemente en la revista ACS Nano .