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Túnel de iones súper rápido

Vivimos en un mundo moderno lleno de dispositivos que funcionan con electricidad. El desarrollo de nuevas tecnologías asegura que los teléfonos móviles, portátiles, tabletas y muchos otros dispositivos móviles estén con nosotros en cada paso del camino. Las baterías de iones de litio, las llamadas baterías recargables de iones de litio, se utilizan con mayor frecuencia para alimentar dispositivos móviles, pero debido a su carga lenta, su corta vida útil y su contaminación ambiental (debido al alto contenido de metales pesados, por ejemplo, cobalto), cada vez se presta más atención a Supercondensadores dirigido. Estos son dispositivos que tienen propiedades de baterías y condensadores combinar. ¿Con qué está relacionado? Mayor vida útil, reciclaje más fácil y, sobre todo, carga más rápida, lo que significa ahorro de tiempo. Después de todo, el tiempo es dinero.

Fuente de la imagen: Pixabay

Las ventajas de la Supercondensadores radica en su estructura, que consta de dos elementos básicos. El primero es un sistema de dos electrodos muy porosos separados entre sí por un material poroso que los protege de cortocircuitos. Muy a menudo, esta parte del supercondensador se fabrica a base de carbón activado, que se utiliza en estos dispositivos por una razón. En sus poros se encuentra el segundo componente clave del supercondensador: el electrolito, que contiene iones, es decir, átomos dotados de una carga eléctrica (cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamente). Dependiendo del voltaje aplicado entre los electrodos, los iones pueden moverse dentro del material poroso. Curiosamente, también puede mas energia almacenados en el dispositivo, más poros hay dentro de los electrodos. Si ignora componentes como la carcasa, etc., podría decir que es todo.


Pero, ¿qué hace que los supercondensadores sean tan prometedores? ahorrar energía? Estos son los poros mencionados anteriormente y la forma en que se mueven los iones. El diámetro y la longitud de los canales dentro de los electrodos porosos es crucial. Si los poros son anchos, el dispositivo se carga rápidamente pero entrega poca energía, mientras que si se reduce el diámetro, se puede entregar más energía, pero el dispositivo se carga mucho más lentamente. Entonces, ¿hay alguna forma de acelerar los iones en los poros estrechos? Svyatoslaw Kondrat, científico del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia (IPC PAS), escribe sobre esto en la edición de noviembre de la revista Nature Communications.

Los autores de la investigación utilizaron un material poroso Carbono-basado con un diámetro de poro de menos de un nanómetro, por lo que debe tenerse en cuenta que 1 nm es una mil millonésima parte de un metro. Por tanto, estos poros son tan pequeños que el ojo humano no los puede ver. El material se impregnó con un líquido iónico, que no es más que una sal en estado líquido, pero no contiene un disolvente como el agua. Por tanto, el líquido iónico es una sal licuada. Los iones del líquido iónico llenan los poros y cuando se aplica un voltaje entre los electrodos, comienzan a moverse. Pero, ¿qué pasa si la polarización dura más? ¿Se mueven todos los iones a la misma velocidad? Desafortunadamente, los iones dentro de los electrodos se comportan como autos en un túnel, moviéndose en direcciones opuestas. Además, cada uno de ellos se mueve en un carril, no en varios como en una autopista. Si incluso un automóvil se atasca, los demás comienzan a frenar. Esto reduce la capacidad del túnel y crea un atasco. Lo mismo ocurre con los poros que se encuentran en el supercondensador obstruir en lugares. Esto conduce a una reducción en la eficiencia del dispositivo, en particular a una Acortando el tiempo de carga.



¿Cómo puedes evitar eso? Svyatoslav Kondrat probó esto en colaboración con un equipo internacional pulsado Aplicar voltaje al supercondensador para poner gradualmente los iones en movimiento y no obstruir los poros. Resultó ser un éxito. El método propuesto por los científicos acelera el proceso de carga del dispositivo y da resultados prometedores. Además, estos científicos realizaron pruebas para el proceso de descarga demostró que este proceso también se puede acelerar. Los experimentos realizados coinciden con numerosos Simulaciones por computadoraque hicieron los científicos. Los resultados de nuestra investigación son prometedores. Lo interesante es que es posible no solo hacer el proceso de carga del Supercondensador para acelerar, sino también su descarga. Esto nos permite mejorar varios procesos tecnológicos, por ejemplo, acelerar la desalación del agua y hacerla más eficiente ", dice Svyatoslav Kondrat. La solución propuesta por los investigadores abre nuevas posibilidades y nos permite mejorar las soluciones existentes para el fuente de alimentación dispositivos móviles más cerca. Aunque los condensadores han existido durante décadas, son Supercondensadoresque satisfagan las expectativas de los consumidores de hoy. Gracias a estos descubrimientos, nos estamos desarrollando de manera más rápida y eficiente. Almacenamiento de energía y ese es solo el comienzo de la revolución en esta área.