Desarrollan un supercondensador económico, flexible y con hasta 900 veces más capacidad que los actuales

Desde hace años los supercondensadores han estado en un segundo plano como una alternativa a las baterías de litio en el almacenamiento de energía. Un sistema con un gran potencial cuya principal diferencia respecto a las baterías de litio es son acumuladores físicos, no químicos, y su sistema de almacenamiento se basa en la separación de cargas. Las cargas se desplazan mucho más rápido que los iones (de litio, por ejemplo) y pueden por ello ofrecer mucha más potencia y cargarse tan solo en segundos.

El principal problema de esta tecnología es su baja densidad energética, entre 20 y 30 veces menos que las actuales baterías de litio. Pero esto no frena las investigaciones que buscan explotar comercialmente una tecnología que ofrecerá enormes ventajas, como su gran capacidad de transmisión de energía, que les permitirá ofrecer alternativas de altas necesidades, así como su compatibilidad con las recargas ultra rápidas, ideales para satisfacer las demandas de grandes vehículos.

Ahora la Universidad de Texas han presentado los primeros resultados de unos prometedores trabajos donde se describe un novedoso dispositivo de almacenamiento de energía basado en materiales orgánicos, que además contarán con características como ser flexibles, ligeros y muy económicos al usar componentes convencionales y económicos.

Los supercondensadores tienen una arquitectura interna similar al de los condensadores básicos. Ambos dispositivos almacenan la carga en placas de metal o electrodos. Sin embargo, a diferencia de los condensadores, los supercondensadores se pueden fabricar en diferentes tamaños, formas y diseños, según la aplicación prevista. Además, los electrodos de supercondensador también se pueden construir con diferentes materiales.

Para este proyecto los responsables han optado para el diseño de uno de los dos electrodos un compuesto formado por nanopartículas de dióxido de manganeso. Una decisión que desde el equipo de la Universidad se ha explicado por que el dióxido de manganeso es más barato, está disponible en abundancia y es más seguro en comparación con otros óxidos, como el rutenio o el óxido de zinc, que se utilizan popularmente para fabricar electrodos.

El gran inconveniente del dióxido de manganeso es que cuenta con una conductividad eléctrica baja. Para solucionar este problema, el equipo utilizó lignina, un polímero orgánico, purificado con permanganato de potasio. Luego aplicaron alta presión y calor para iniciar una reacción de oxidación que resulta en la descomposición del permanganato de potasio y la deposición de dióxido de manganeso en la lignina. A continuación, recubrieron la mezcla de lignina y dióxido de manganeso en una placa de aluminio para formar el electrodo más sostenible. Finalmente, los investigadores ensamblaron el supercondensador intercalando un electrolito en gel entre el electrodo de lignina-dióxido de manganeso-aluminio y otro electrodo hecho de aluminio y carbón activo.

El resultado de este compuesto ha sido un supercondensador con unas propiedades electroquímicas muy estables. En particular, la capacitancia específica por unidad de área, o la capacidad del dispositivo para mantener una carga eléctrica, apenas se vio reducida incluso después de miles de ciclos de carga y descarga. Además, para una proporción óptima de lignina-dióxido de manganeso, se observó que la capacitancia específica era hasta 900 veces mayor que lo que se ha informado para otros supercondensadores.

Además se ha indicado que el resultado final es un tipo de acumuladores ligeros y flexibles. Algo que abre las puertas a las posibilidades de ser instalados incluso en la estructura de los vehículos, y también adaptarse a plataformas existentes lo que reduciría el desarrollo de los mismos.

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Fuente | Onlinelibrary