Un estudio reciente revela un avance significativo en la estructura de los capacitores, prometiendo aumentar su densidad energética y eficiencia en aplicaciones vehiculares.

En un giro inesperado de la ciencia de materiales, investigadores han desarrollado una nueva estructura de capacitor que podría revolucionar el almacenamiento de energía en vehículos eléctricos (EV).

Esta innovación, originada de manera accidental, presenta un potencial para aumentar significativamente la densidad energética de los capacitores utilizados en numerosas tecnologías, desde smartphones hasta automóviles eléctricos.

Innovación ncrementa Eficiencia y Alarga Vida de las Baterías

El equipo de investigación del Departamento de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri, liderado por Sangmoon Han, publicó sus hallazgos en la revista Science, donde describen el diseño de una heteroestructura dieléctrica que integra titanato de bario entre un material bidimensional. Esta configuración permite una acumulación de carga en las interfaces del material bajo un campo eléctrico alterno, lo que modifica el tiempo de relajación de la estructura y reduce notablemente la pérdida de energía.

Los científicos lograron fabricar una estructura utilizando disulfuro de molibdeno de dos capas y titanato de bario, que no solo retiene alta densidad de energía —191.7 julios por centímetro cúbico— sino que también mantiene una eficiencia superior al 90%. Estos números son aproximadamente 19 veces mayores que los de los capacitores tradicionales actualmente en uso.

«Este control preciso sobre el tiempo de relajación es prometedor para una amplia gama de aplicaciones y tiene el potencial de acelerar el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía altamente eficientes«, explica el estudio.

Los capacitores son componentes fundamentales en la electrónica avanzada y los sistemas eléctricos de alta potencia, debido a su capacidad de carga y descarga ultrarrápida. Sin embargo, los materiales ferroeléctricos comúnmente utilizados han presentado limitaciones en su despliegue efectivo para el almacenamiento de energía debido a la polarización remanente alta y la deterioración de la cristalinidad.

El enfoque innovador del estudio supera estos desafíos al utilizar heteroestructuras 2D/3D/2D que minimizan la pérdida de energía y preservan la cristalinidad de los materiales ferroeléctricos 3D.

Aunque el potencial de esta innovación es considerable, será crucial determinar si esta nueva estructura de capacitor puede ser escalada efectivamente para su uso en aplicaciones comerciales. Si se logra, podría representar un cambio significativo no solo para la industria automotriz eléctrica, sino también para otros campos que dependen de la almacenamiento de energía rápida y eficiente.