Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

Se sabía que determinados materiales pueden almacenar energía en forma de potencial electrostático en capas bidimensionales, pero su fabricación era peligrosa por los productos necesarios para fabricarlos. Ahora un equipo de la Universidad Drexel (EE.UU.) ha conseguido desarrollar un método que es más barato, seguro y sencillo para fabricar plastilinas que son supercapacitores, triplicando la cantidad de energía eléctrica que pueden almacenar. El procedimiento, además, es muy fácil de llevar a escala industrial. Por su trascendencia, los resultados se han publicado en Nature.

A diferencia de las baterías que convierten la energía química en eléctrica, los capacitores (también llamados condensadores) almacenan energía como potencial electrostático, parecido a crear una carga estática en un jersey. Los supercapacitores tienen varias ventajas sobre las baterías: se cargan en cuestión de segundos, pocos minutos a los sumo, pueden liberar la energía en forma de descargas grandes y rápidas y son extremadamente duraderos. Serían ideales para reemplazar a las baterías en automóviles.

El mismo equipo de investigadores descubrió en 2011 una familia completamente nueva de supercapacitores a la que llamaron MXenos. El nombre proviene por una parte de su composición química, la M es un metal de transición y la X representa al carbono o al nitrógeno, y el sufijo -eno hace referencia a su similitud bidimensional con el grafeno. Lo más interesante de los MXenos es que podían almacenar tres veces más energía que los capacitores de carbono estándar. Sin embargo, en su fabricación participaba el ácido fluorhídrico, muy corrosivo y muy tóxico.

El nuevo proceso sustituye el ácido fluorhídrico por ácido clorhídrico diluido y fluoruro de litio, sustancias muchísimo más seguras. Pero no solo eso, este nuevo proceso trajo la sorpresa de que un conocido MXeno, el carburo de titanio (Ti₂C₃), almacenaba varias veces la energía del mismo producto sintetizado usando ácido fluorhídrico o, lo que es lo mismo, seis veces lo que un capacitor de carbono.

Pero el MXeno mejorado reservaba otra sorpresa: era maleable como la plastilina, gracias a las moléculas de agua que se intercalan entre las capas del compuesto. Los investigadores lo pudieron modelar de distintas formas y laminarlo para formar capas de unas decenas de micras de espesor. No solo eso, si se diluye también se pueden hacer recubrimientos con el, incluso escribir usándolo como tinta.

La posibilidades de un material como este son inimaginables: se puede modelar en la forma que se quiera, tiene una capacidad de almacenamiento eléctrico alta, puede usarse como electrodo en baños sulfúricos con resultados espectaculares, los materiales de partida son muy abundantes y el proceso de fabricación es sencillo y seguro. Si además tenemos en cuenta que estos son resultados de la primera generación del producto, no es aventurado decir que podemos estar ante una verdadera revolución en la forma en la que se almacenará la energía en el futuro.

Referencia:

M Ghidiu et al (2014) Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’ with high volumetric capacitance, Nature DOI: 10.1038/nature13970

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance