Imagínese si su ordenador portátil o teléfono móvil sin batería pudiera cargarse en un minuto o si un coche eléctrico pudiera funcionar por completo en 10 minutos.
Si bien aún no es posible, una nueva investigación realizada por un equipo de científicos de la Universidad de Colorado Boulder podría conducir a tales avances.
Publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias , los investigadores del laboratorio descubrieron cómo pequeñas partículas cargadas, llamadas iones, se mueven dentro de una red compleja de poros minúsculos. El avance podría conducir al desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía más eficientes, como supercondensadores, dijo Ankur Gupta, profesor asistente de ingeniería química y biológica.
El investigador explicó que se utilizan varias técnicas de ingeniería química para estudiar el flujo en materiales porosos, como depósitos de petróleo y filtración de agua, pero no se han utilizado por completo en algunos sistemas de almacenamiento de energía.
Fluctuación de la energía
El descubrimiento es importante no sólo para almacenar energía en vehículos y dispositivos electrónicos, sino también para las redes eléctricas, donde la fluctuación de la demanda de energía requiere un almacenamiento eficiente para evitar el desperdicio durante períodos de baja demanda y garantizar un suministro rápido durante alta demanda.
Los supercondensadores, dispositivos de almacenamiento de energía que dependen de la acumulación de iones en sus poros, tienen tiempos de carga rápidos y una vida útil más larga en comparación con las baterías.
"El principal atractivo de los supercondensadores reside en su velocidad", afirmó Gupta. “Entonces, ¿cómo podemos acelerar la carga y liberación de energía? Por el movimiento más eficiente de los iones”.
Adiós a Kirchhoff
Sus hallazgos modifican la ley de Kirchhoff, que ha gobernado el flujo de corriente en los circuitos eléctricos desde 1845 y es un elemento básico en las clases de ciencias de los estudiantes de secundaria. A diferencia de los electrones, los iones se mueven debido a campos eléctricos y difusión, y los investigadores determinaron que sus movimientos en las intersecciones de los poros son diferentes de lo que se describe en la ley de Kirchhoff.
Antes del estudio, los movimientos iónicos solo se describían en la literatura en un poro recto. A través de esta investigación, se puede simular y predecir en unos minutos el movimiento de iones en una red compleja de miles de poros interconectados.
"Ese es el gran avance del trabajo", dijo Gupta. "Encontramos el eslabón perdido".
Fran
28/05/2024