Un equipo de investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers (Suecia) ha demostrado que es posible almacenar energía en la fibra de carbono.
El estudio abre nuevas oportunidades para el desarrollo de las baterías estructurales, en donde este material cumple la función de un electrodo de batería y se convierte en parte del sistema de energía. Según sus autores, esto podría contribuir sustancialmente a la reducción de peso de aviones y automóviles eléctricos.
Necesidades del futuro
Los aviones y automóviles eléctricos necesitan ser mucho más livianos si desean tener el poder de funcionar con electricidad de manera eficiente. La reducción del peso es un factor clave ya que podría ampliar la distancia de conducción o autonomía del vehículo por carga de batería.
Según Leif Asp, profesor de Mecánica de Materiales y Computación en la Universidad de Tecnología de Chalmers, este material podría hacer que la carrocería de un automóvil no solo sirva como una pieza ornamental sino como una batería en sí.
La fibra de carbono además podría cumplir el papel de recolección de energía cinética, la cual posteriormente podría ser usada para el funcionamiento de sensores. “Si todas estas funciones formaran parte de la carrocería de un automóvil o avión, esto podría reducir el peso hasta en un 50 por ciento”, menciona Asp para MyNewsDesk.
La visión de los investigadores es la de los vehículos en los que una gran parte de la carrocería del automóvil o el fuselaje del avión se compone de baterías estructurales de ión litio. La fibra de carbono multifuncional puede funcionar como electrodos de batería y material de carga consecutivamente. Giulia Fredi
Fibra de carbono
Hasta el momento, las propiedades electroquímicas de la fibra de carbono han sido un territorio poco explorado. Los investigadores descubrieron que la manera en cómo se organiza la microestructura de la fibras de carbono podría afectar en su capacidad para opera como un electrodo en una batería de iones de litio.
En la imagen, el investigador Leif Asp posa junto a una bobina de hilo de fibra de carbono para ‘mostrar’ cómo una batería estructural de iones de litio está formada por un hilo de fibra de carbono, dispuesto a su vez en una rejilla con un polímero. Cada hilo está formado por 24.000 fibras de carbono individuales. Fuente: Universidad Tecnológica de Chalmers.
En detalle, identificaron que las fibras de carbono con cristales pequeños y poco orientados tienen buenas propiedades electroquímicas pero sacrificaban la rigidez en términos relativos. Por otro lado, si tenían cristales grandes y bien orientados, conseguían una mayor rigidez pero con poco poder electroquímico.
«Ahora sabemos cómo se deben fabricar las fibras de carbono multifuncionales para lograr una alta capacidad de almacenamiento de energía, al tiempo que se garantiza una rigidez suficiente», dice Asp.
Baterías tradicionales
Es cierto que las baterías estructurales, como una carrocería de fibra de carbono, no son tan eficientes como las baterías tradicionales. Sin embargo, estas tienen una capacidad de carga estructural que podría cambiar el juego para los vehículos y aviones eléctricos al conseguir un mayor almacenamiento energético.
Además, Asp asegura que la fibra de carbono es una apuesta mucho más segura al no contener sustancias volátiles (o explosivas).
La fibra de carbono es uno de esos materiales del futuro que ya podemos ver en algunos dispositivos en la actualidad. Hace unos meses la compañía de automóviles Porsche creó una rueda hecha completamente de fibra de carbono. Además, Rusia anunció que producirá sus primeros aviones ultraligeros de fibra de carbono para el 2021.
Hoy día, la fibra de carbono sigue teniendo un alto costo en el mercado, pero, a cambio, tendríamos una mayor libertad para situar las baterías. Por otra lado, la ventaja es su seguridad, ya que no contienen sustancias volátiles que puedan provocar incendios en caso de calentamientos excesivos y con la reutilización de la energía cinética y la proliferación de los automóviles eléctricos, seria un gran paso hacia las energías renovables y el camino para cuidar el medio ambiente.
Hasta la próxima
«Hay mayor realidad que nuestra mayor ficción»
Maestro Nori-El
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