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Baterías que
La electrizante investigación de los científicos de la Universidad de Clemson podría conducir a la creación de baterías más ligeras y de carga más rápida adecuadas para alimentar un traje espacial, o incluso un rover de Marte.
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La investigación, que fue financiada por la NASA, se informó recientemente en un artículo titulado Ánodos de Si tridimensionales con difusión rápida, alta capacidad, capacidad de alta velocidad y vida útil prolongada que apareció en la revista Applied Materials and Interfaces de la American Chemical Society.
Ramakrishna Podila profesora que forma parte de Clemson Nanomaterials Institute (CNI), asistente en el departamento de física y astronomía de la Facultad de Ciencias, dijo que las nuevas y revolucionarias baterías pronto podrían usarse en satélites estadounidenses.
«La mayoría de los satélites obtienen su energía principalmente del sol», dijo Podila. «Pero los satélites deben poder almacenar energía para cuando estén a la sombra de la Tierra. Tenemos que hacer que las baterías sean lo más livianas posible, porque cuanto más pesa el satélite, más cuesta su misión». Podila dijo que, para comprender los avances del grupo, se puede visualizar el ánodo de grafito en una batería de iones de litio como una baraja de cartas, en la que cada carta representa una capa de grafito que se utiliza para almacenar la carga hasta que se necesita electricidad. El problema, dijo Podila, es que «el grafito no puede almacenar mucha carga».
El equipo de Clemson optó por trabajar con silicio, que puede contener más carga, lo que significa que se puede almacenar más energía en celdas más ligeras. Si bien los científicos han valorado durante mucho tiempo la alta capacidad del silicio para el almacenamiento eléctrico, este material se rompe en pedazos más pequeños a medida que se carga y descarga. La solución que se le ocurrió al equipo implica el uso de diminutas partículas de silicio «nanométricas», que aumentan la estabilidad y proporcionan un ciclo de vida más largo. En lugar de una baraja de cartas hecha de grafito, las nuevas baterías utilizan capas de un material de nanotubos de carbono llamado Buckypaper, con las nanopartículas de silicio intercaladas en medio.
«Las láminas independientes de nanotubos de carbono mantienen las nanopartículas de silicio conectadas eléctricamente entre sí», dijo Shailendra Chiluwal, estudiante de
posgrado en CNI y primera autora del estudio. «Estos nanotubos forman una estructura cuasi-tridimensional, mantienen juntas las nanopartículas de silicio incluso después de 500 ciclos y mitigan la resistencia eléctrica que surge de la rotura de las nanopartículas».
El uso de baterías hechas de silicio y otros nanomateriales no sólo aumenta la capacidad, sino que también permite cargar las baterías a una corriente más alta, lo que se traduce en tiempos de carga más rápidos. Como sabe cualquier persona cuyo teléfono celular haya muerto en medio de una llamada telefónica, esta es una característica importante de la tecnología de baterías.
La carga más rápida es posible porque las nuevas baterías también utilizan nanotubos como mecanismo de amortiguación que permite cargar a una velocidad cuatro veces más rápida de lo que es posible actualmente.
Las baterías más livianas que se cargan más rápido y ofrecen una eficiencia mucho mayor no sólo serán una bendición para los astronautas que usan trajes a batería, sino también para los científicos e ingenieros que tienen que llevar a los astronautas a sus destinos.
«El silicio como ánodo en una batería de iones de litio representa el ‘santo grial’ para los investigadores en este campo», dijo Rao, direc- «Los satélites deben poder almacenar energía para cuando estén a la sombra de la Tierra. Tenemos que hacer que las baterías sean lo más livianas posible, porque cuanto más pesa el satélite, más cuesta su misión».
tor del CNI e investigador principal de la subvención de la NASA. Rao también dijo que las nuevas baterías pronto llegarán a los vehículos eléctricos.
«Nuestro próximo objetivo es colaborar con socios industriales para trasladar esta tecnología del laboratorio al mercado», dijo Podila, autor correspondiente del estudio y co-investigador de la subvención de la NASA.
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Acuerdo por el que se dan a conocer los porcentajes y los montos del estímulo fiscal, así como las cuotas disminuidas del impuesto especial sobre producción y servicios aplicables a los combustibles que se indican, correspondientes al periodo que se especifica.
Acuerdo por el cual se dan a conocer los montos de los estímulos fiscales aplicables a la enajenación de gasolinas en la región fronteriza con los Estados Unidos de América, correspondientes al periodo que se especifica.
Referencias
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Baterías podrían facilictar la exploración de Marte Clemson University (Sep, 2020). Lighter, Faster-Charging Batteries Created That Could Make It Easier to Explore Mars. Scitechdaily
