Microsupercondensadores ecológicos con hojas caídas

Los microsupercondensadores de femtosegundo en una sola hoja podrían aplicarse fácilmente a la electrónica vestible, las casas inteligentes y el IoT

03.02.2022 - Corea, República de

Un equipo de investigación del KAIST ha desarrollado un micro-supercondensador de grafeno-inorgánico-híbrido hecho de hojas mediante litografía de escritura directa por láser de femtosegundo. El avance de los dispositivos electrónicos portátiles es sinónimo de innovaciones en los dispositivos flexibles de almacenamiento de energía. De los distintos dispositivos de almacenamiento de energía, los micro-supercondensadores han despertado un gran interés por su alta densidad de potencia eléctrica, su larga vida útil y sus cortos tiempos de carga.

KAIST

Ilustración esquemática de la producción de grafeno inducido por láser de femtosegundo.

Sin embargo, se ha producido un aumento de la generación de baterías de desecho con el incremento del consumo y el uso de equipos electrónicos, así como con el corto periodo de sustitución que sigue a los avances en los dispositivos móviles. Los problemas de seguridad y medioambientales que conlleva la recogida, el reciclado y el procesamiento de estos residuos de pilas están planteando una serie de retos.

Los bosques cubren alrededor del 30% de la superficie de la Tierra y producen una enorme cantidad de hojas caídas. Esta biomasa natural se produce en grandes cantidades y es biodegradable y reutilizable, lo que la convierte en un material atractivo y ecológico. Sin embargo, si las hojas se descuidan en lugar de utilizarse de forma eficiente, pueden contribuir a los incendios o a la contaminación del agua.

Para resolver ambos problemas a la vez, un equipo de investigación dirigido por el profesor Young-Jin Kim, del Departamento de Ingeniería Mecánica, y la doctora Hana Yoon, del Instituto de Investigación Energética de Corea, desarrolló una tecnología de un solo paso que puede crear microelectrodos de grafeno 3D porosos con alta conductividad eléctrica sin tratamiento adicional en condiciones atmosféricas, irradiando pulsos de láser de femtosegundo en la superficie de las hojas sin materiales adicionales. Llevando esta estrategia más allá, el equipo también propuso un método para producir micro-supercondensadores flexibles.

Demostraron que esta técnica podía producir rápida y fácilmente electrodos porosos de grafeno-inorgánico-híbrido a bajo precio, y validaron su rendimiento utilizando los microsupercondensadores de grafeno para alimentar un LED y un reloj electrónico que podía funcionar como termómetro, higrómetro y temporizador. Estos resultados abren la posibilidad de producir en masa dispositivos electrónicos flexibles y ecológicos basados en el grafeno.

El profesor Young-Jin Kim dijo: "Las hojas crean una biomasa forestal que llega en cantidades inmanejables, por lo que utilizarlas para dispositivos de almacenamiento de energía de próxima generación nos permite reutilizar los recursos de desecho, estableciendo así un ciclo virtuoso."

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