Investigadores de la Universidad de Tohoku han aumentado con éxito la capacidad, la vida útil y la rentabilidad de un condensador en su búsqueda de un futuro con mayor eficiencia energética. Un condensador es un dispositivo utilizado como parte de un circuito que puede almacenar y liberar energía, como una batería. Lo que diferencia a un condensador de una batería es que tarda mucho menos en cargarse. Por ejemplo, la batería de su teléfono celular alimentará su teléfono instantáneamente, pero cargar hasta el 100% no es instantáneo si la batería se agota.
Si bien esto hace que los condensadores parezcan una opción superior, tienen algunos inconvenientes importantes que deben superarse. En primer lugar, su capacidad es mucho menor que la de las baterías, por lo que no pueden almacenar grandes cantidades de energía a la vez. En segundo lugar, pueden resultar bastante caros. En los últimos años, se han desarrollado supercondensadores (condensadores con mayor capacidad y rendimiento) utilizando materiales de nanocarbono, como los nanotubos de carbono (CNT), que aumentan el área de superficie y la capacidad general. Sin embargo, debido a la naturaleza costosa de los materiales de nanocarbono, la producción a gran escala utilizando esta tecnología no es rentable.
Para abordar estas preocupaciones específicas para mejorar el rendimiento general de los condensadores, el Prof. Hiroshi Yabu (Universidad de Tohoku), AZUL Energy Co., Ltd. (una empresa de riesgo de la Universidad de Thohoku) y un equipo de investigación formado por AZUL Energy x Tohoku. La universidad formó el Centro de Co-Creación GX bioinspirado. Sus resultados se publicaron en ACS Applied Materials and Interfaces el 20 de junio de 2024.
Al “espolvorear” azaftalocianina de hierro (FeAzPc-4N), un tipo de pigmento azul, sobre carbón activado, el equipo logró aumentar la capacidad del condensador 2,4 veces (a 907 F/gAC) en comparación con el carbono. Este método permite que las moléculas se adsorban a nivel molecular utilizando el potencial redox. Además, los estudios han demostrado que son posibles 20.000 ciclos de carga y descarga incluso en la región de alta carga de 20 A/gAC, lo que hace posible alimentar LED.
“Esta vida útil prolongada en comparación con las baterías puede ayudar a reducir el desperdicio, ya que el mismo condensador se puede utilizar muchas más veces”, comenta Yabu. “Los materiales de los condensadores también son significativamente menos tóxicos que las baterías”.
El electrodo de condensador desarrollado en este estudio puede aumentar la capacidad al nivel de los supercondensadores que utilizan CNT mientras utiliza carbón activado comúnmente disponible y económico, lo que lo convierte en una opción potencial para dispositivos de energía de próxima generación. ¿Cuál es el siguiente paso del equipo después de esto? Para hacer que el supercondensador tenga aún más potencia.