El campo de fútbol en una cuchara: ¿cómo serán las baterías del futuro?

Investigadores de la Universidad de Cornell desarrollaron un carbono nanoporoso con la mayor área de superficie registrada hasta la fecha. El material ya demuestra importantes ventajas en la captura de dióxido de carbono y en tecnologías de almacenamiento de energía.

Gracias a su alta porosidad, el carbono es capaz de adsorber contaminantes y almacenar energía eléctrica. El nuevo método de síntesis aumenta el área de superficie del carbono hasta 4800 m2 por gramo, lo que equivale a un campo de fútbol que cabe en una cucharadita de material.

Según los autores del trabajo, el objetivo principal era aumentar al máximo la porosidad del material, manteniendo su integridad estructural y una productividad suficiente para su aplicación práctica. Para resolver este problema, se aplicaron reacciones hipergólicas, comúnmente utilizadas en motores de cohetes y sistemas aeronáuticos.

El proceso comienza con el uso de sacarosa y una plantilla especial que da al carbono una forma estructurada. Al mezclarla con ciertos productos químicos, la reacción se inicia de inmediato, creando tubos de carbono con anillos pentagonales en lugar de los tradicionales hexagonales. El tratamiento posterior con hidróxido de potasio elimina las estructuras menos estables, formando una red de microscopios poros.

La particularidad de las reacciones hipergólicas radica en su alta velocidad. Esto permite que el material permanezca en una configuración metastable, inaccesible en reacciones tradicionales con calentamiento lento. Este estado confiere al material sus propiedades únicas.

Las pruebas realizadas demostraron que el nuevo material de carbono es capaz de capturar dióxido de carbono casi el doble de manera más eficiente que los carbones activados tradicionales, alcanzando el 99% de su capacidad en solo 2 minutos. Además, el material muestra una densidad volumétrica de energía de 60 vatios-hora por litro, lo que es 4 veces superior a las soluciones comerciales similares.

La investigación recibió el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU. y la Fundación Nacional de Ciencia, así como de científicos de Grecia. El nuevo enfoque podría aplicarse en la creación de absorbentes, catalizadores y materiales para supercondensadores, especialmente en entornos donde se requiere compacidad.