Científicos hallaron secreto que acelera la carga de los supercondensadores gracias a los iones
El descubrimiento es importante no solo para almacenar energía en vehículos y dispositivos electrónicos, sino también para las redes eléctricas.
Investigadores liderados por Ankur Gupta, de la Universidad de Colorado en Boulder, descubrieron cómo se desplazan las diminutas partículas cargadas, conocidas como iones, a través de una compleja red de poros minúsculos.
Este hallazgo, resaltado por Gupta, profesor adjunto de Ingeniería Química y Biológica, podría abrir el camino hacia el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía más eficientes, como los supercondensadores.
A pesar de que se utilizan diversas técnicas de ingeniería química para analizar el flujo en materiales porosos como depósitos de petróleo y sistemas de filtración de agua, su aplicación en ciertos sistemas de almacenamiento de energía aún no se exploró.
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De este modo, el estudio presenta un modelo para predecir el transporte de electrolitos en redes complejas de poros delgados, lo que acelera los cálculos numéricos en seis órdenes de magnitud sin perder precisión.
Este modelo se utiliza para investigar la influencia de las conexiones y la distribución del tamaño de los poros en la escala temporal de carga de las capas dobles eléctricas y para predecir las relaciones estructura-propiedades.
El descubrimiento es importante no solo para almacenar energía en vehículos y dispositivos electrónicos, sino también para las redes eléctricas.
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En estas redes, donde la demanda de energía cambia, se necesita un almacenamiento eficiente para evitar el despilfarro en los momentos de baja demanda y garantizar un suministro rápido en los de alta demanda.
Los supercondensadores superan a las baterías en rapidez de carga y vida útil
Los supercondensadores, que almacenan energía mediante la acumulación de iones en sus poros, ofrecen una carga rápida y una vida útil más larga que las pilas.
A diferencia de los electrones, los iones se mueven mediante una combinación de campos eléctricos y difusión.
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Los investigadores descubrieron que sus movimientos en las intersecciones de los poros se desvían de la ley de Kirchhoff.
Estos hallazgos podrían mejorar el diseño de los supercondensadores y permitir la impresión en 3D de electrodos a microescala para el almacenamiento de energía portátil y supercondensadores en aplicaciones de Internet de las Cosas.
El resumen del estudio afirma que su modelo de red proporciona resultados hasta seis órdenes de magnitud más rápidos, permitiendo la simulación eficiente de una red triangular de cinco mil poros en 6 minutos.
