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La Nanotecnología en Pilas


La nanotecnología promete proporcionar soluciones mediante la manipulación de la materia y los procesos físico-químicos a esas escalas, provocando mejoras en almacenamiento y transporte de energía. Encontrar las innovaciones necesarias para una transición a economías de energía limpia es uno de los retos principales de la nanotecnología. Entre los objetivos en el campo del almacenamiento de energía se pueden mencionar a modo de ejemplo, modificaciones en baterías, celdas de combustible y supercondensadores; preparación de materiales ultrarresistentes y ultra ligeros, catalizadores altamente selectivos; materiales eficientes y reversibles para el almacenamiento de hidrógeno. Las nanoestructuras multiplican en varias decenas el área superficial disponible para la fotoexitación y generación de corriente con altas eficiencias de conversión y almacenamiento, de luz en electricidad. En ese sentido, se producen actualmente desarrollos en nano estructuración de electrodos, producción de nuevos nanomateriales, mejoras en tamaño, peso, tiempo de vida, estabilidad, rendimiento y eficiencias.


A modo de ejemplo, la batería recargable de ion litio, con mucha mayor densidad de energía y menor peso que su antecesor, la batería de Ni-MH, la reemplazó tan pronto como fue producida. Ahora es el sistema empleado en dispositivos electrónicos portátiles, y avanza hacia su aplicación en vehículos híbridos. La pila de ion Li tiene un ánodo de carbono/grafito, un cátodo de óxido de litio-cobalto, y un electrolito orgánico; tanto el ánodo como el cátodo funcionan con mecanismo de inserción de átomos de Li.  En la actualidad se ha más que doblado su capacidad, en respuesta a la demanda para dispositivos electrónicos portátiles de altas prestaciones, como la computadora portátil y el teléfono móvil. Baterías con nuevas prestaciones se encuentran en fuerte desarrollo, por ejemplo se ha desarrollado el sistema POWER FAB™ que es una batería recargable de ion litio flexible que puede adoptar prácticamente cualquier forma y adaptarse a cualquier superficie para actuar como fuente de potencia, eliminando la necesidad de compartimientos para baterías convencionales.

 

En investigaciones del Instituto Superior Coreano de Ciencia y Tecnología (KAIST) se ha trabajado el grafeno para crear baterías flexibles. Desarrollaron un híbrido basado en electrodos de grafeno y producen una batería de litio recargable flexible. El material del cátodo (V2O5) se cultiva en una hoja de grafeno con láser pulsado de reposición y el ánodo fue recubierto con grafeno litio. Esta batería tiene un rendimiento realmente prometedor en comparación con las baterías no-flexibles – una mayor densidad de energía, densidad de potencia y un mejor ciclo de vida.

Los supercondensadores electroquímicos constituyen una nueva tecnología que ocupa un nicho entre otros dispositivos de almacenamiento de energía previamente vacante. Son capaces de almacenar mayor cantidad de energía que los condensadores convencionales, y suministran más potencia que las baterías. En los supercondensadores basados en materiales carbonáceos no ocurre ninguna reacción química, por lo tanto los dispositivos no se degradan con los ciclos de uso.

Autores

Imagen eliminada.

Prof.a Olga de Márquez, Universidad de Los Andes, Facultad de Ciencias, Laboratorio de Electroquímica, Mérida, Venezuela.

Imagen eliminada.

Prof. Jairo Márquez, Universidad de Los Andes, Facultad de Ciencias, Laboratorio de Electroquímica, Mérida, Venezuela.

Referencias documentales

(1) J. Bisquert, Nanotecnología para el almacenamiento de energía limpia (trabajo presentado a los premios de investigación sobre energías renovables 2005 de Caja España).

(2) clowcost.wordpress.com

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