Técnicos coreanos descubren accidentalmente un potencial condensador de energía
Un grupo de técnicos coreanos, afiliados a la Universidad de Washington y el Instituto de Tecnología de Massachussets, diseñaron una ‘heteroestructura’ de titanato de bario intercalado en capas, con el objetivo de crear un semiconductor súper-delgado. Sin embargo, descubrieron accidentalmente que la electricidad se acumulaba en los puntos de contacto de los distintos materiales, lo cual incrementaba el tiempo que tardaba la estructura en volver a su estado inicial, por ende, este compuesto alberga un gran potencial como condensador de energía.
A diferencia de las baterías, que tardan en cargarse y descargarse, los condensadores pueden almacenar electricidad en un campo eléctrico y descargarla rápidamente. Los dispositivos electrónicos modernos emplean cientos de condensadores, así como sistemas de alto rendimiento, como los carros eléctricos, los cuales requieren condensadores capaces de cargar y descargar electricidad a velocidades ultrarrápidas.
El titanato de bario es un material ferroeléctrico incapaz de almacenar demasiada energía por su estructura cristalina vulnerable al calor; sin embargo, compuso una de las tres capas que emplearon los investigadores para crear una estructura que almacena gran cantidad de electricidad con pocas pérdidas. Por su parte, las otras dos capas estaban compuestas de disulfuro de molibdeno. Según sus inventores, el artilugio dispone de una densidad enérgica 19 veces mayor que la de otros condensadores.
El dispositivo se asemeja a un sándwich
El estudio, publicado en la revista Science, explica que se puede aumentar el tiempo de relajación de los condensadores con una heteroestructura 2D/3D/2D, en la que el material ferroeléctrico queda atrapado como un sándwich por las dos capas del material plano. Ambos materiales están dispuestos en el «sándwich» de escala atómica, de manera que se entrelazan con enlaces químicos y no químicos, y forman una estructura de 30 nanómetros de espesor, 30 mil veces más fina que un cabello.
Este enfoque de equilibrio físico y químico entre conductividad y no conductividad no solo minimiza la pérdida enérgica, sino que preserva la estructura cristalina del componente ferroeléctrico.
¿Cuáles son sus potenciales usos?
Con este método, los investigadores concibieron una estructura capaz de almacenar 191,7 julios de energía por cada centímetro cúbico, de la que puede usarse más del 90 %. Tal incremento en la eficiencia de los condensadores podría multiplicar la duración de la batería de dispositivos electrónicos, coches eléctricos o baterías de almacenamiento eléctrico a gran escala para la red eléctrica, la cual debe responder rápidamente a la demanda de electricidad y las fluctuaciones diarias en la generación de electricidad a partir de fuentes renovables.
Fuente: Xataka
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