Nano MOF de Níquel nuevo avance en almacenamiento de energía

Investigaciones recientes exploran el potencial de los materiales híbridos denominados estructuras metal-orgánicas (MOF) como Electrodos activos en dispositivos de Almacenamiento de Energía, incluyendo baterías recargables y Supercondensadores (SC). Las MOF presentan características ventajosas como una amplia superficie, composición química ajustable y disposición periódica, que las convierten en candidatas atractivas para este campo.

Cuando activamos el motor de un vehículo entran en juego dos categorías de dispositivos de almacenamiento que operan en sincronía. Por un lado, se encuentran aquellos diseñados para almacenar grandes cantidades de energía, tales como las baterías de iones de litio, mientras que, por otro lado, existen los condensadores, que son capaces de suministrar energía de manera rápida y eficiente. Actualmente se están desarrollando Supercondensadores, una innovadora categoría de dispositivos de almacenamiento energético que poseen la capacidad tanto de almacenar grandes cantidades de energía como de suministrarla de manera instantánea en forma de ráfagas. Sin embargo, su capacidad de almacenamiento todavía es muy inferior a las baterías de iones de litio. En consecuencia, se está investigando activamente una amplia gama de materiales con el objetivo de mejorar la capacidad de almacenamiento de estos Supercondensadores, lo que permitiría no solo una mayor estabilidad en su funcionamiento, sino también una vida útil extendida.

En esta búsqueda, Carolina Andrea Manquián Villalobos, doctorante en Ciencias de la Ingeniería, mención Ingeniería de Materiales de la USACH, junto a un equipo de científicos del Instituto Milenio de Investigación en Óptica, la Universidad de Santiago, Universidad Técnica Federico Santa María y la Universidad Austral, realizaron este increible descubrimiento.

La Dra(c) Manquián Villalobos, comenta: "Estas estructuras conocidas como “Metal-Organic Frameworks” (MOFs) son materiales que, debido a su adaptabilidad y su estructura controlable, han sido estudiadas y aplicadas, por ejemplo, en medicamentos, absorción y filtros de gases, en óptica, y en dispositivos de Almacenamiento de Energía. Es en esta última línea donde se centra mi trabajo de tesis, en el que logramos crear un nano MOF basado en níquel, homogéneo y sin impurezas que es capaz de almacenar energía".

El Dr. Dinesh Pratap Singh, director de tesis doctoral Manquián, mencionó que "los Supercondensadores son el futuro en el almacenamiento energético, ya que pueden guardar grandes cantidades de energía y se pueden cargar y descargar rápidamente. Pueden cargarse en milisegundos y microsegundos y tener una vida cíclica muy larga (más de 20 mil ciclos cuando hay baja capacidad de retener energía)". El profesor Singh, a su vez agrega que: "Aquí hemos logrado sintetizar un Nano MOF, a base de níquel, mediante un proceso sencillo y controlado de agitación magnética. Este MOF tiene una alta capacidad de almacenamiento para ser usado como electrodo en Supercondensadores".

El Dr. Singh destaca que: "Este material puede ser útil en la industria de los dispositivos de Almacenamiento de Energía, como las baterías de iones de litio, las pilas de combustible, etc. Su fácil síntesis, buen rendimiento, gran pureza y alto rendimiento lo hacen adecuado para Supercondensadores que pueden aplicarse en diversas tecnologías, como automóviles, autobuses, trenes, grúas y ascensores, donde se utilizan para el frenado regenerativo".

EQUIPO DE INVESTIGADORES

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