domingo, 4 de septiembre de 2011

Capacitor de estado sólido para baterías y capacitores

Los capacitores son capaces de cargarse y descargarse con mayor rapidez que las baterías, lo cual pueden hacer cientos o incluso miles de veces sin ningún problema. Por otro lado, las baterías son capaces de almacenar más energía que los capacitores.

Actualment existen capacitores de doble capa (EDLC), también conocidos como supercapacitores, que tienen una capacidad de almacenamiento similar al de las baterías, manteniendo al mismo tiempo sus propiedades de carga/descarga rápida al igual que los capacitores regulares. El problema es que los EDLC incorpora electrolitos líquidos o en gel que pueden presentar problemas bajo condiciones extremas de calor o frío. Ahora, un nuevo capacitor de estado sólido desarrollado en la Universidad Rice de Houston está empleando nanotecnología para solventar esta limitación.


Los investigadores comenzaron por hacer crecer un grupo de paquetes de nanotubos de carbono de una sola pared y de 15-20 nanómetros de longitud, los cuáles tenían un grosor de 50 micrones. El "bosque de nanotubos" permite maximizar la superficie disponible para los electrones.

Este arreglo de nanotubos fue transferido posteriormente a un electrodo de carbono, el cual incluía capaz delgadas de oro y titanio para ayudar con la estabilidad eléctrica y la adhesión. En un proceso de deposición atómica de capaz, los paquetes de nanotubos (que sirvieron como electrodos primarios) fueron doprados con ácido sulfúrico para aumentar su conductividad. Finalmente fueron cubiertos con óxido de aluminio, que sirvió como estrato dieléctrico (no conductor), y con óxido de zinc dopado con aluminio, el cual actuó como el contra electrodo. Finalmente, el circuito fue completado con un electrodo superior de pintura de plata.

Los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio demostraron que el capacitor es estable y escalable, puede conservar una carga durante ciclos de alta frecuencia y no se ve afectado por temperaturas extremas. Además puede ser incorporado en otros materiales, lo que podría permitir su uso en dispositivos como microrobots que sirven como su propia fuente de poder o en carros fabricados de materiales que sean capaces de almacenar y descargar electricidad como una batería convencional.

Todas las soluciones de almacenamiento de energía de estado sólido serán integradas en muchos dispositivos en el futuro, incluyendo bio implantes, pantallas flexibles, muchos tipos de sensores y todo tipo de aplicaciones electrónicas que se van a beneficiar de las elevadas tasas de carga y descarga de estos materiales.





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