Un nuevo condensador para mejorar el almacenamiento de energía

Un nuevo condensador para mejorar el almacenamiento de energía

Un equipo de investigadores desarrolla nuevos condensadores revolucionarios de alta densidad que permitirán mejorar el almacenamiento de energía, acercándonos a un futuro más limpio y sostenible.

24 de mayo de 2024

En un paso significativo hacia un futuro más sostenible, una investigación de la Universidad de Houston (UH), la Universidad Estatal de Jackson (JSU) y la Universidad de Howard (HU) ha dado como resultado un condensador altamente flexible con una inigualable densidad de energía. Este avance tiene un inmenso potencial para revolucionar el almacenamiento de energía en diversos sectores, incluidos la medicina, la aviación y los vehículos eléctricos (EV).

Mayor almacenamiento de energía

Los condensadores dieléctricos son componentes omnipresentes que desempeñan un papel vital en dispositivos electrónicos y sistemas de almacenamiento de energía. Su capacidad para descargar rápidamente cantidades significativas de energía los hace indispensables para aplicaciones de alta potencia.

Esta estructura ultrafina, notablemente más delgada que un cabello humano, supera el rendimiento de los condensadores con nanorellenos dispersos aleatoriamente.

«Los condensadores de alta energía y alta potencia son la columna vertebral de los suministros de energía, especialmente a medida que hacemos la transición hacia fuentes de energía renovables», explica Alamgir Karim.

“Sin embargo, los condensadores dieléctricos actuales se quedan cortos en términos de capacidad de almacenamiento de energía en comparación con otras opciones como las baterías. La ventaja de los condensadores radica en su densidad de potencia superior, lo que los convierte en una opción más adecuada para diversas aplicaciones”.

El factor clave que influye en el almacenamiento de energía de un condensador es una combinación de su permitividad (ε) y su resistencia a la ruptura dieléctrica (EBD). El profesor Karim enfatiza: «Para mejorar el almacenamiento de energía de un condensador, los avances en ambos aspectos son cruciales».

El ingenio del equipo de investigación radica en crear un nuevo tipo de condensador utilizando polímeros en capas meticulosamente infundidos con nanorellenos 2D orientados. Estos nanorellenos se producen utilizando escamas de materiales 2D exfoliadas mecánicamente.

Los investigadores lograron maximizar el almacenamiento de energía disponiendo estratégicamente estos materiales en distintas capas, formando una estructura «tipo sándwich» que optimiza el rendimiento del condensador. Esta estructura ultrafina, notablemente más delgada que un cabello humano, supera el rendimiento de los condensadores con nanorellenos dispersos aleatoriamente, exhibiendo una densidad de energía y una eficiencia superiores.

Desarrollan un nuevo condensador para mejorar el almacenamiento de energía

Desarrollan un nuevo condensador para mejorar el almacenamiento de energía

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Desarrollar nuevos condensadores

«Esta investigación ofrece conocimientos invaluables sobre la ruptura dieléctrica y los fenómenos de polarización de carga dentro de los nanocompuestos de polímeros 2D», indica el Dr. Singh. «Creemos firmemente que nuestros hallazgos inspirarán nuevos esfuerzos de investigación para desarrollar condensadores con una densidad de energía aún mayor, contribuyendo en última instancia a un futuro más limpio y sostenible».

El equipo de investigación está explorando activamente otros sistemas poliméricos, incluida la manipulación de la topología de los polímeros, la incorporación de nanopartículas injertadas con polímeros y la utilización de copolímeros de bloques en capas, todo ello en pos de su objetivo final: condensadores de alta densidad de energía para un futuro de energía limpia.

 

Fuente | ACS Publications

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