Investigadores UNI fabrican supercapacitores para cargar celulares y vehículos eléctricos

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06:00 | Lima, jul. 01

Por: Ítalo Vergara

Investigadores y estudiantes de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) culminaron, el pasado 24 de junio, un proyecto que consiste en el desarrollo y fabricación de supercapacitores para el almacenamiento de energía fotovoltaica o solar. La investigación, financiada por Prociencia, busca no solo posicionarse como la pionera en cuanto al desarrollo de estos sistemas de almacenamiento a nivel nacional, sino también contribuir al cuidado del medio ambiente.

Angélica María Baena Moncada, doctora en Ciencias Químicas y docente de la UNI, explica a la Agencia Andina que los supercapacitores son pequeños dispositivos, similares a las baterías o pilas, que se usan para almacenar energía proveniente de diversas fuentes: puede ser solar, eólica o la obtenida a partir del hidrógeno verde.
Para este caso, el grupo de investigación se encuentra desarrollando todo un sistema de carga utilizando energía solar, la cual se almacenará en los supercapacitores. Posteriormente, estos permitirán cargar dispositivos, como vehículos eléctricos menores, celulares, dispositivos inalámbricos, etc.

Estos aparatos serán conectados a un puerto de carga, en donde los supercapacitores se encuentren instalados, brindando energía de manera rápida, sustentable y gratuita.

Cabe resaltar que, uno de los inconvenientes que tiene la energía solar es que no se puede usar todo el tiempo, porque en las noches no hay sol. Por eso se usan supercapacitores, que van a permitir almacenar esa energía y usarla en el momento que se requiera.

Compromiso con el medio ambiente

Como material de partida para el diseño de los supercapacitores, el equipo de investigación se encuentra trabajando con diferentes residuos o desechos orgánicos.

“Nosotros trabajamos con residuos orgánicos y agroindustriales, que pueden ser cáscara de pecanas, algodón y polos de algodón reciclados. En principio, cualquier desecho orgánico y vegetal, aunque también se está evaluando el uso de residuos plásticos. Lo que estamos haciendo es darle un valor agregado a estos residuos, darles una utilidad. Lo que para otras personas es basura, para nosotros es algo valioso”, afirma Baena.

En ese sentido, los residuos deben ser procesados y secados para eliminar cualquier líquido que posean. Luego son lavados y descontaminados, para después molerlos y tamizarlos con aparatos especiales. 

Así, se obtiene un polvo muy fino que luego es puesto en un horno tubular que trabaja en ausencia de oxígeno, lo que genera un material carbonoso. 

Para mejorar las propiedades del polvo, previo a la carbonización, se hace un tratamiento de activación con ácidos para que el material resultante tenga gran cantidad de poros. “Los poros son los que van a favorecer el almacenamiento de energía. Mientras más poroso sea el material, mejor va a ser su capacidad para almacenar energía”, sostiene.

Adicionalmente, estos materiales son modificados con polímeros conductores y óxidos metálicos para favorecer la capacidad de almacenamiento de energía. 

Por último, con el material en polvo, se fabrica una tinta que se coloca sobre colectores de corriente. Se utilizan dos placas de grafito (una es un electrodo positivo y otra uno negativo), se pinta el material sobre las placas, se aplica un aislante para que no exista contacto entre ambos electrodos y se adicionan electrolitos. 

«En los supercapacitores comerciales, utilizan electrolitos orgánicos que son contaminantes. El proceso de reciclado es más difícil. En nuestro caso, se usan electrolitos acuosos con base en agua, por lo que tiene un menor impacto ambiental«, comenta Baena. “La forma en cómo nosotros diseñamos nuestros materiales hace que sea muy económico y viable, además que estamos reciclando materiales”.

Proyecciones a futuro

Al principio se trabajaban con electrodos en menor escala; pero ahora están llegan a medir un centímetro cuadrado. Las próximas pruebas serán con electrodos de dos centímetros cuadrados. «El objetivo es fabricar dispositivos más grandes, por lo que son necesarias alianzas estratégicas y un mayor financiamiento«, asevera la investigadora.

Frente a la Facultad de Ciencias ya se encuentran instalados paneles solares que servirán para recolectar la energía, pero falta acoplar el sistema de los supercapacitores para que los estudiantes puedan cargar laptops, celulares y demás.

«El objetivo es instalar sistemas de recarga rápida para la ciudad, donde las personas puedan conectar sus dispositivos. Sería energía gratuita porque será fotovoltaica», concluye.

Actualmente, los supercapacitores se usan mucho en vehículos eléctricos o dispositivos eléctricos porque favorecen el arranque y lo hacen más rápido. Sin embargo, la idea no es reemplazar a las baterías de ion-litio, sino combinar ambos sistemas de carga para obtener lo mejor de ambos. «Una batería se puede cargar y descargar alrededor de dos mil veces; un supercapacitor, alrededor de 100 mil», revela Baena.

El proyecto fue financiado por Prociencia y el Banco Mundial con un monto de S/ 2 millones de soles, los cuales fueron destinados a la compra de instrumentos de medición y fabricación, como un potenciostato, un tamizador y el horno tubular. 

Cabe señalar que este es el primer proyecto de supercapacitores en Perú y uno de los pocos a nivel de Latinoamérica, por lo que resulta atractivo para expertos de otros países que se han unido a la iniciativa.

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(FIN) IVM

Publicado: 1/7/2022