Investigadores del Laboratorio del profesor Yi Cui, en la Universidad de Stanford (Estados Unidos) han conseguido convertir una simple hoja de papel de oficina en una batería eficiente.
Según publica dicha universidad en un comunicado, esto se ha logrado introduciendo el papel en una tinta en la que, a su vez, se habían introducido nanotubos de carbono y nanofilamentos de plata (tubos y filamentos de tamaño nanométrico).
Una vez que estas estructuras se adhieren al papel, éste se transforma en una batería o en un condensador de alta capacidad (para el almacenamiento de carga) y permanece funcionando como tal, incluso después de que la hoja sea arrugada.
Yi Cui afirma que esta nueva forma de almacenar electricidad podría tener múltiples usos. Los científicos de su laboratorio ya han utilizado el sistema para encender un diodo similar a los que pueden encontrarse en las fotocopiadoras.
Eficientes y duraderos
En última instancia, la intención de los investigadores de Stanford es utilizar la nanotecnología para producir baterías ultra ligeras que se puedan doblar, así como condensadores de alta capacidad con forma de papel corriente.
Como las baterías, los condensadores albergan una carga eléctrica, pero durante un periodo más corto de tiempo. Sin embargo, estos últimos pueden almacenar y descargar la electricidad mucho más rápidamente que una batería.
El secreto para que el papel funcione como algo que no es radica, según Yi Cui, en que el recubrimiento con los nanotubos de carbono y los nanofilamentos de plata lo transforman en un dispositivo de almacenamiento energético altamente conductor.
Los nanomateriales ayudan a fabricar buenos conductores porque mueven la energía de forma mucho más eficiente que un conductor ordinario.
Por otro lado, Cui afirma que los nanomateriales empleados “son especiales”, y consisten en una estructura unidimensional de diámetros muy pequeños. El tamaño de estos diámetros ayuda a la tinta de nanomaterial a adherirse fuertemente al papel fibroso, lo que confiere una larga duración a las baterías y condensadores fabricados.
De hecho, el condensador de papel puede durar 40.000 ciclos de carga y descarga, tal y como explican los investigadores en un artículo aparecido en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Diversas aplicaciones
Anteriormente, Cui había conseguido crear dispositivos de almacenamiento energético con nanomateriales usando plásticos. Las investigaciones con papel han demostrado, sin embargo, que la batería de papel dura más porque la tinta se adhiere mejor a éste que a los plásticos.
Por otra parte, la batería de papel se puede arrugar, plegar e incluso introducir en soluciones ácidas sin que su rendimiento resulte degradado.
Por último, la flexibilidad del papel le confiere a estas baterías y a estos condensadores la posibilidad de aplicaciones muy diversas, por ejemplo en coches eléctricos o híbridos, que dependen para su funcionamiento de una transferencia rápida de electricidad, o como acumuladores de los excedentes de electricidad generados por la red de distribución eléctrica en horas de poco uso, para que dichos excedentes puedan ser aprovechados en horas puntas de consumo, a lo largo de día.
Según Cui, la sociedad realmente necesita dispositivos baratos y sencillos de almacenamiento energético de alto rendimiento, como los que pueden crearse combinando el papel y la nanotecnología.
Lo más importante de esta investigación es que demuestra cómo el papel, un objeto sencillo de nuestra vida cotidiana, puede utilizarse como sustrato para la fabricación de electrodos conductores funcionales siguiendo un proceso sencillo. El sistema podría ser comercializado en breve, según los investigadores.
Logro anterior
Ésta no es la primera vez que se consigue almacenar energía en un papel. Tal y como explicamos en un artículo anterior de Tendencias21, en 2007, un equipo de ingenieros del Instituto Politécnico Rensselaer de Nueva York desarrollaron una tecnología muy similar a la de Yi Cui, que permitió almacenar energía en una superficie compuesta, en un 90%, por celulosa (componente principal del papel).
En este caso, los ingenieros consiguieron transformar dicha superficie en una batería, que también podía funcionar como condensador, imbuyendo la celulosa con nanotubos de carbono alineados, lo que le dio la apariencia de color negro y permitió al dispositivo conducir la electricidad.
Según señalaron los científicos entonces, los materiales usados para la creación de las baterías de papel son baratos, pero aún queda por idear una manera de fabricarlas de manera masiva, industrial y económicamente viable.