Hay un material dopado de carga infinita que almacena energía. En su composición tiene inteligencia artificial y una autopista de átomos. El almacenamiento de energía es cada vez más importante debido a la escasez de esta que se experimenta en varios lugares del mundo. De ahí que hayan aparecido en escena varios proyectos de esta índole como la molécula de diseño que almacena energía solar para su posterior consumo.
Los dispositivos de almacenamiento de energía que más se utilizan actualmente son las baterías y los condensadores. La llegada de un nuevo descubrimiento viene a romper con los récords impuestos en este campo. Ofrece un nuevo material de carbono que pretende, entre otras cosas, impulsar los supercondensadores.
Por un lado, las baterías son los dispositivos de los que más se habla, sobre todo por las noticias que las vinculan con los vehículos eléctricos. Transforman la energía química en eléctricos y son ideales para almacenar energía.
Después están los condensadores, que no albergan tanta capacidad para almacenar energía, ya que lo hacen en forma de campo eléctrico, similar a la electricidad estática. A su favor, pueden recargarse y gastarse de manera repetida sin perder su capacidad conforma pasa el tiempo.
En este contexto, hay un grupo que está por encima: los supercondensadores. Se utilizan, por ejemplo, en algunos autobuses eléctricos. Almacenan más energía que los modelos anteriores y su acción de carga y descargar es mucho más rápida que la de las baterías.
Desarrollan un material con carga infinita: lleva IA
En este contexto, un grupo de científico de Estados Unidos han creado un nuevo material supercondensador carbonoso récord. Puede almacenar cuatro veces más de energía gracias a la inteligencia artificial. Esta tecnología viene con el pronóstico de beneficiar los sistemas de frenada regenerativa o de las fuentes de alimentación auxiliares.
Este descubrimiento se gestó en el Laboratorio Nacional de Oak Rige en el estado de Tenesse, gestionado por el Departamento de Energía de Estados Unidos.
El estudio realizado por los químicos de este laboratorio, de la mano de otros socios (3 laboratorios nacionales y 7 universidades), tiene como título “Descubrimiento de materiales asistido por aprendizaje automático de materiales activos de carbono altamente porosos y ricos en oxígeno para supercondensadores acuosos”.
Los condensadores comerciales actuales cuentan con dos electrodos, un ánodo y un cátodo. Estos se encuentran separados y sumergidos por un electrolito. Para fabricar los electrodos en los supercondensadores se utilizan materiales con carbonos porosos.
Estos poros brindan una importante superficie para almacenar la carga electrostática. Precisamente este punto es el centro del estudio: los químicos del laboratorio diseñaron un material supercondensador carbono capaz de almacenar cuatro veces más energía que el material comercial que se mueve actualmente.
La inteligencia artificial juega un papel fundamental
La IA es un factor protagonista en este proyecto. En el estudio la llaman un método de “aprendizaje automático”. Esta tecnología hace posible el aprendizaje de los datos para optimizar los resultados y guiar el descubrimiento de este material.
La Universidad de California en Riverside, uno de sus socios, desarrolló un modelo de red neuronal artificial que fue entrenado para conseguir un “material de ensueño para la entrega de energía”. Una pieza que consiguió la predicción de la capacitancia (capacidad para recolectar y almacenar carga eléctrica) más alta de un electrodo de carbono.
Más tarde, en el Laboratorio Nacional Oak Ridge se diseñó un “carbono dopado extremadamente poroso”. ¿Cómo? Sintetizaron el nuevo material y lograron que el carbón fuera activado para producir más poros y agregar grupos químicos funcionales en lugar para conseguir reacciones de oxidación o reducción.
La solución resultante permite el aumento del rendimiento para el transporte de iones, consiguiendo una cantidad equilibrada de poros pequeños y grandes, tal como predijo el modelo de red neuronal artificial.
El material dopado de carga infinita lleva una autopista de átomos
“Están construyendo una autopista para el transporte de iones. En esta estructura tienes un poro más grande, que puedes ver como una superautopista. Esto está relacionado con carreteras más pequeñas o poros más pequeños”.
“Estos últimos proporcionan una superficie más grande para almacenar carga, pero los poros más grandes son como una autopista que puede acelerar el rendimiento de la tasa de carga/descarga”, expuso el químico Sheng Dai.
“Hemos alcanzado el rendimiento de los materiales de carbono al límite. Sin el objetivo que marcó el aprendizaje automático, habríamos seguido optimizando materiales mediante prueba y error sin conocer su límite”, comunicó su compañero Tao Wang, que obtuvo en tres meses lo que, en otras circunstancias, se habría logrado en un año (sin el uso de la IA).
La iniciativa no queda aquí. Van a seguir usando datos para “ampliar aún más los límites de los supercondensadores” y que el mundo sea testigo de un “verdadero hito”.
El material dopado de carga infinita que almacena energía y lleva inteligencia artificial ya está haciendo historia. Una noticia tan sorprendente como la que llegó hace un tiempo atrás sobre un revolucionario papel que almacena energía. Permaneceremos atentos a las novedades de ambos inventos.
