Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto que un material que incorpora capas de agua atómicamente delgadas puede almacenar y suministrar energía mucho más rápidamente que el mismo material que no incluye las capas de agua. El hallazgo plantea algunas preguntas interesantes sobreEl comportamiento de los líquidos cuando está confinado a esta escala y es prometedor para dar forma a las futuras tecnologías de almacenamiento de energía.
"Esta es una prueba de concepto, pero la idea de usar agua u otros solventes para 'sintonizar' el transporte de iones en un material en capas es muy emocionante", dice Veronica Augustyn, profesora asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NCEstado y autor correspondiente de un artículo que describe el trabajo. "La idea fundamental es que esto podría permitir que se almacene una mayor cantidad de energía por unidad de volumen, una difusión más rápida de iones a través del material y una transferencia de carga más rápida".
"Nuevamente, este es solo un primer paso, pero esta línea de investigación podría conducir a cosas como baterías más delgadas, almacenamiento más rápido para redes de energía renovables o aceleración más rápida en vehículos eléctricos", dice Augustyn.
"El objetivo para muchos investigadores de almacenamiento de energía es crear tecnologías que tengan la alta densidad de energía de las baterías y la alta potencia de los condensadores", dice James Mitchell, estudiante de doctorado en NC State y autor principal del artículo"Los pseudocondensadores como el que discutimos en el documento pueden permitirnos desarrollar tecnologías que llenen esa brecha".
Para este trabajo, los investigadores compararon dos materiales: un óxido de tungsteno cristalino y un hidrato de óxido de tungsteno cristalino en capas, que consiste en capas de óxido de tungsteno cristalino separadas por capas de agua atómicamente delgadas.
Al cargar los dos materiales durante 10 minutos, los investigadores descubrieron que el óxido de tungsteno regular almacenaba más energía que el hidrato. Pero cuando el período de carga fue de solo 12 segundos, el hidrato almacenó más energía que el material normal. Una cosa es intrigante, dicen los investigadores, es que el hidrato almacena energía de manera más eficiente, desperdiciando menos energía como calor.
"La incorporación de estas capas de solvente podría ser una nueva estrategia para dispositivos de almacenamiento de energía de alta potencia que utilizan materiales en capas", dice Augustyn. "Creemos que la capa de agua actúa como una vía que facilita la transferencia de iones a través del material.
"Ahora estamos avanzando con el trabajo financiado por la National Science Foundation sobre cómo afinar esta llamada 'capa intermedia', que con suerte avanzará nuestra comprensión de estos materiales y nos acercará a los dispositivos de almacenamiento de energía de próxima generación"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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