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Los ‘nanoribones de fosforeno’ reducirán el tiempo de recarga de las baterías eléctricas y doblarán

Uno de los tapones para la revolución del vehículo eléctrico es el tiempo de recarga de las baterías o aumentar su capacidad de uso. Pues pronto podría ser cosa del pasado con los ‘nanoribones de fosforeno’, un material hecho de uno de los componentes básicos del universo, pero que tiene el potencial de revolucionar una amplia gama de tecnologías, y que fue descubierto casi por accidente, como ocurre con algunos de los descubrimientos más famosos.

Según explican los diez autores que publicaron el estudio en la revista Nature ‘Production of phosphorene nanoribbons’, habían estado tratando de separar capas de cristales de fósforo en láminas bidimensionales. Sin embargo, crearon láminas diminutas en forma de tagliatelle de un solo átomo de grosor, 100 átomos de ancho, pero de hasta 100.000 átomos de largo. Pasaron tres años perfeccionando el proceso de producción y ya están en disposición de anunciar públicamente sus logros.

Las láminas bidimensionales tienen una serie de propiedades notables. Su relación de ancho a largo es similar a los cables que cruzan el puente Golden Gate. Su ancho increíblemente uniforme pero manipulable permite ajustar sus propiedades, por ejemplo cómo conducen la electricidad. También son increíblemente flexibles, lo que significa que pueden seguir los contornos de cualquier superficie sobre la que se coloquen perfectamente e incluso torcerse.

Una revolución para la movilidad eléctrico

Existen más de 100 artículos científicos en los que explican el potencial transformador de estos nanoribones, en caso de que fuera posible crearlos, por eso los autores se enorgullecen de haberlo conseguido.

El potencial más importante está en el área de la tecnología de baterías. La estructura corrugada de los nanoribones de fosforeno supone que los iones cargados que alimentan las baterías pronto podrían moverse hasta 1.000 veces más rápido de lo que es posible actualmente. Esto significaría una disminución significativa del tiempo de carga, junto con un aumento en la capacidad de aproximadamente el 50%. Dichas mejoras de rendimiento proporcionarían un impulso masivo a las industrias de automóviles y aviones eléctricos, y permitirían aprovechar mucho mejor las energías renovables para eliminar la dependencia de los combustibles fósiles.

También significa que, en el futuro, las baterías podrían usar iones de sodio en lugar de iones de litio. Las reservas de litio que existen en la Tierra podrían no satisfacer la demanda que se espera para la fabricación de baterías, y además la extracción del metal puede ser perjudicial para el medio ambiente. El sodio, por el contrario, es abundante y barato.

Pero los nanoribones también tienen otras utilidades más de andar por casa. Por ejemplo, su flexibilidad y sus propiedades termoeléctricas significan que también podrían incrustarse en telas portátiles y usarse para convertir el calor residual en electricidad útil. Por ejemplo, pronto podríamos ver camisetas termoeléctricas que funcionan para monitorear los niveles de azúcar en el corazón y en la sangre, todo impulsado solo por el calor corporal.

También para la industria del hidrógeno

La tecnología podría desbloquear el potencial del hidrógeno como combustible eficiente y bajo en carbono. El gas está abundantemente disponible en agua y solo produce oxígeno como subproducto cuando se extrae. Sin embargo, los científicos no han encontrado una manera de hacer esto de manera económica hasta ahora.

Las moléculas de agua pueden dividirse a través de un proceso llamadofotocatálisis, pero el método requiere un material que absorba mucha luz y cuyas propiedades energéticas coincidan bien con el agua. Como los nanoribones tienen exactamente estas cualidades, así como un área de superficie alta que maximizaría el contacto con el agua, les podría convertir en un candidato prometedor para romper el enigma de la producción de hidrógeno.

Es alentador que los nanoribones de fosforeno ya hayan superado obstáculos importantes en el camino hacia la comercialización. Encontrar un método de producción escalable lleva años para la mayoría de los materiales nuevos, y algunos nunca ven la luz del día. Pero el fósforo es un material relativamente abundante y fácil de extraer en la corteza terrestre.

Ahora es necesario realizar más investigaciones para evaluar las predicciones teóricas y conocer hasta qué punto las propiedades de las láminas se pueden adaptar a una aplicación específica. Como han demostrado los más de 20 años de viaje del teflón, de las baterías de litio o del velcro, el camino desde el descubrimiento hasta su uso puede ser largo. Pero con la sociedad alejándose cada vez más de los combustibles fósiles, podría ser un camino pronto transitado.

Tomado de | El Periódico de la Energía | Autor: Laura Ojea | 14sep19

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