El MIT vuelve a sorprender: ha encontrado el modo de almacenar electricidad uniendo cemento, agua y carbón
A medida que el mundo busca hacer la transición hacia un futuro energético más sostenible y renovable, avances como el supercondensador del MIT podrían desempeñar un papel fundamental para superar los desafíos asociados con las fuentes de energía intermitentes.
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Publicado: 02/08/2023 13:30
Al aprovechar el poder de materiales ubicuos y centenarios, esta investigación marca un hito importante en el camino hacia un panorama energético más limpio y eficiente.
Con un mayor desarrollo e implementación, esta tecnología podría convertirse en un componente clave de nuestra infraestructura de energía renovable, revolucionando la forma en que alimentamos nuestros hogares, negocios y sistemas de transporte.
Los supercondensadores pueden cargarse y descargarse mucho más rápido que una batería
Y es que investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han realizado un descubrimiento innovador que podría transformar la forma en que almacenamos energía.
Batería de cemento y negro de carbón
El estudio revela que dos de los materiales históricos más comunes de la humanidad, el cemento y el negro de carbón (forma casi pura de este elemento), se pueden combinar para crear un sistema de almacenamiento de energía novedoso y de bajo coste.
Esta tecnología tiene el potencial de revolucionar la integración de fuentes de energía renovable como la energía solar, eólica y mareomotriz en nuestras redes de energía.
Los supercondensadores, una alternativa a las baterías tradicionales, se han desarrollado combinando cemento, negro de carbón y agua. Cuando se aplica un voltaje a través del supercondensador, los iones cargados se acumulan en las placas conductoras separadas por una membrana.
Este proceso crea un campo eléctrico entre las placas, lo que permite que el condensador almacene grandes cantidades de energía eléctrica.
Lo que distingue a este nuevo supercondensador es el método de producir un material a base de cemento con un área de superficie interna increíblemente alta, que se logra mediante la introducción de negro de carbón altamente conductivo en la mezcla de hormigón.
Los investigadores descubrieron que el negro de carbón migra a los espacios creados por el agua dentro del hormigón, formando estructuras similares a alambres y con un patrón similar a un fractal, lo que da como resultado un área de superficie excepcionalmente grande dentro de un volumen relativamente pequeño.
Una vez que el material se empapa en un electrolito, forma un poderoso supercondensador. Además, esta tecnología es fácilmente reproducible, rentable y está ampliamente disponible, ya que el cemento es uno de los materiales más utilizados en todo el mundo.
Aplicaciones del hallazgo realizado por el MIT
Las aplicaciones potenciales de este descubrimiento son enormes. Por ejemplo, los investigadores prevén integrar este supercondensador en los cimientos de hormigón de los edificios, permitiéndoles almacenar la energía de un día completo procedente de fuentes renovables como paneles solares o aerogeneradores.
Además, se podrían construir carreteras de hormigón para almacenar energía solar y recargar de forma inalámbrica los vehículos eléctricos mientras viajan por la carretera. Esta aplicación por sí sola podría ser un paso significativo hacia la adopción generalizada de vehículos eléctricos y un transporte más sostenible.
Los supercondensadores tienen una ventaja considerable sobre las baterías convencionales, ya que pueden cargarse y descargarse mucho más rápido, lo que los hace ideales para almacenar energía de fuentes renovables fluctuantes.
Dado que la energía eólica, solar y mareomotriz produce energía en tiempos variables, el almacenamiento de energía a gran escala es crucial para estabilizar las redes de energía y garantizar un suministro de energía constante.
Según el profesor del MIT Franz-Josef Ulm, uno de los investigadores involucrados en el estudio, esta tecnología podría abordar la creciente necesidad de grandes soluciones de almacenamiento de energía.
Actualmente, muchas baterías existentes se basan en materiales como el litio, que tienen un suministro limitado y son caros. El supercondensador de cemento y negro de carbón ofrece una alternativa sostenible y rentable.
Los investigadores calcularon que un bloque de 45 metros cúbicos de hormigón dopado con negro de nanocarbono podría almacenar aproximadamente 10 kilovatios-hora de energía, equivalente al uso promedio diario de electricidad en un hogar.
Esta capacidad, junto con la capacidad de cargar y descargar rápidamente, lo convierte en una solución práctica para almacenar energía renovable y alimentar hogares, edificios o incluso áreas remotas sin acceso a la red eléctrica.
La escalabilidad de esta tecnología mejora aún más su atractivo. Al ajustar el volumen de los electrodos, la capacidad de almacenamiento de energía se puede escalar desde aplicaciones pequeñas, como encender LED, hasta aplicaciones más grandes, como proporcionar electricidad a toda una casa.
Además, los investigadores señalan que este material multifuncional puede servir para otros fines más allá del almacenamiento de energía. El mismo hormigón con carbono también se puede utilizar para sistemas de calefacción, lo que lo convierte en una innovación versátil y valiosa.
Fotos: MIT