Enlace perdido descubierto: Nueva investigación allana el camino para cargar teléfonos en menos de un minuto

Los investigadores de CU Boulder han logrado un gran avance en la comprensión del movimiento de iones en materiales porosos, lo que podría permitir una carga más rápida de supercondensadores y transformar el almacenamiento de energía para la electrónica y las redes eléctricas. Crédito: SciTechDaily.com

Los científicos de CU Boulder han descubierto cómo se mueven los iones en poros diminutos, lo que podría mejorar el almacenamiento de energía en dispositivos como los supercondensadores. Su investigación actualiza la ley de Kirchhoff, con importantes implicaciones para el almacenamiento de energía en vehículos y redes eléctricas.

Imagínese si su computadora portátil o teléfono sin energía pudiera cargarse en un minuto, o si un automóvil eléctrico pudiera cargarse por completo en solo 10 minutos. Si bien esto aún no es posible, una nueva investigación realizada por un equipo de científicos de CU Boulder podría potencialmente hacer realidad estos avances.

Publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, los investigadores del laboratorio de Ankur Gupta descubrieron cómo las pequeñas partículas cargadas, llamadas iones, se mueven dentro de una red compleja de poros minúsculos. El descubrimiento podría conducir al desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía más eficientes, como los supercondensadores, dijo Gupta, profesor adjunto de ingeniería química y biológica.

“Dado el papel crítico de la energía en el futuro del planeta, me sentí inspirado para aplicar mis conocimientos de ingeniería química al avance de los dispositivos de almacenamiento de energía”, dijo Gupta. “Sentí que el tema estaba un poco poco explorado y, como tal, era la oportunidad perfecta”.

Gupta 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.

El descubrimiento es significativo no solo para almacenar energía en vehículos y dispositivos electrónicos, sino también para las redes eléctricas, donde la demanda fluctuante de energía requiere un almacenamiento eficiente para evitar el desperdicio durante los períodos de baja demanda y garantizar un suministro rápido durante la 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 atractivo principal de los supercondensadores radica en su velocidad”, dijo Gupta. “¿Cómo podemos acelerar la carga y la liberación de energía? Mediante un movimiento más eficiente de los iones”.

Sus hallazgos modifican la ley de Kirchhoff, que ha regido el flujo de corriente en 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 tanto a los campos eléctricos como a la 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 de iones solo se describían en la literatura en un poro recto. A través de esta investigación, el movimiento de iones en una red compleja de miles de poros interconectados se puede simular y predecir en unos pocos minutos.