Renovables
La batería más pequeña del mundo Del tamaño de un grano de polvo
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as computadoras son cada vez más pequeñas, y al igual que los teléfonos celulares actuales ofrecen una potencia de cómputo similar a la de una computadora portátil. Y la tendencia hacia la miniaturización continúa. Las aplicaciones de polvo inteligente (diminutos dispositivos microelectrónicos), como los sistemas de sensores biocompatibles en el cuerpo, exigen computadoras y baterías más pequeñas que una mota de polvo. Hasta ahora, este desarrollo se ha visto obstaculizado por dos factores principales: la falta de fuentes de energía en el chip para operar en cualquier momento y en cualquier lugar; y las dificultades para producir microbaterías integrables. En la edición actual de Advanced Energy Materials, el Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, jefe de la Cátedra de Sistemas de Materiales de Nanoelectrónica y Director Científico del Centro de Materiales, Arquitecturas e Integración de Nanomembranas (MAIN) de la Universidad Tecnológica de Chemnitz, el Dr. Minshen Zhu, que ha estado trabajando en el grupo del Prof. Schmidt en el Centro de Investigación MAIN desde febrero de 2022, e investigadores del Instituto Leibniz para la Investigación de Materiales y Estado Sólido (IFW) Dresden y el Instituto de Química Aplicada de Changchun presentan una solución a estos desafíos. Discuten cómo las aplicaciones de polvo inteligente alimentadas por batería se pueden realizar en la escala submilimétrica y presentan la batería más pequeña del mundo como un prototipo orientado a la aplicación. “Nuestros resultados muestran un rendimiento de almacenamiento de energía alentador en la escala submilimétrica”, dice el Dr. Minshen Zhu, y el profesor Oliver Schmidt agrega: “Todavía hay un gran potencial de optimización para esta tecnología, y podemos esperar microbateAcceso Energía 273
Semana 9
Marzo 2022
rías mucho más fuertes en el futuro.” Más allá de los límites de la miniaturización La energía para hacer funcionar pequeñas computadoras a escala submilimétrica puede proporcionarse mediante el desarrollo de baterías apropiadas o métodos de “recolección” para generar electricidad. En el área de la “cosecha”, los microgeneradores termoeléctricos, por ejemplo, convierten el calor en electricidad, pero su potencia de salida es demasiado baja para impulsar chips del tamaño de granos de polvo. Las vibraciones mecánicas son otra fuente de energía para alimentar dispositivos a pequeña escala. Las pequeñas celdas fotovoltaicas que convierten la luz en energía eléctrica en pequeños chips también son prometedoras. Sin embargo, la luz y las vibraciones no están disponibles en todo momento y en todos los lugares, lo que hace que la operación bajo demanda sea imposible en muchos entornos. Este también es el caso, por ejemplo, en el cuerpo humano, donde los pequeños sensores y actuadores requieren una fuente de alimentación continua. Potentes baterías diminutas resolverían este problema. Sin embargo, la producción de baterías diminutas es muy diferente a la de sus contrapartes cotidianas. Por ejemplo, las baterías compactas con alta densidad de energía, las pilas de botón, por ejemplo,
