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Nueva 'ultrabatería' tan densa en energía como los explosivos altos
La densidad de energía de las baterías es tremendamente importante como facilitador de nuevas tecnologías. Mientras tanto, la lucha por crear baterías cada vez más potentes ha llevado incluso a algunos fabricantes a contemplar alimentar teléfonos celulares con hidrocarburos densos en energía como el propano.
Esta es la razón por la que las afirmaciones de una ultrabatería de etapa extremadamente temprana recientemente anunciado en el diario Química de la naturaleza son tan notables.
Si lo piensa bien, [esta] es la forma más condensada de almacenamiento de energía fuera de la energía nuclear, dicho inventor Choong-Shik Yoo de la Universidad Estatal de Washington. La ultrabatería de Yoo consta de difluoruro de xenón (XeF2), un cristal blanco que se utiliza para grabar conductores de silicio, comprimido a un estado ultradenso dentro de un tornillo de banco de diamante que ejerce una presión de más de dos millones de atmósferas.
La aplicación de este nivel de presión a XeF2 metaliza la sustancia, empujando todos sus átomos más juntos, hacia un nuevo estado estable.
Esta figura muestra cómo el cristal cambia de color a medida que cambia de estado, de un cristal transparente relativamente blando a una estructura en capas hexagonal de grafito bidimensional rojizo, y luego, por encima de 70 Gigapascales de presión, a una fluorita tridimensional negra. estructura, que es un metal.
En su estado ultradenso, la energía mecánica transmitida al XeF2 metalizado ahora se almacena en la sustancia misma como una especie de energía química. Todo lo que se necesita para liberarlo es una perturbación de un solo átomo en el cristal, lo que hará que toda la sustancia metalizada se descomprima espontáneamente, dice Yoo.
La reacción sería, literalmente, explosiva. En un instante, el XeF2 convertiría su energía almacenada en energía térmica con una eficiencia de casi el 100%. El XeF2 almacena aproximadamente 1 kilajulio de energía por gramo, o aproximadamente el 10% de la energía almacenada en un combustible para cohetes de mezclas líquidas de H2 y O2, o aproximadamente el 20% de [la energía almacenada en] uno de los explosivos más poderosos, HMX, dice Yoo. Cuando se ve como un medio de almacenamiento de energía potencial, este descubrimiento califica como una nueva clase de moléculas energéticas o combustibles sólidos, agrega.
Hasta que descubramos cómo construir productos electrónicos de consumo propulsados por cohetes, el truco para convertir XeF2 en un medio viable para almacenar y liberar energía es averiguar qué tipo de impurezas agregar para que sea metaestable, al igual que todos los combustibles fósiles que tenemos. están rodeados, que llamamos plásticos.
Si piensa en todos los materiales que conocemos, el 95% o más están en un estado metaestable, dice Yoo.
La metaestabilidad es un problema fundamental en la investigación de materiales, y es común a muchas otras sustancias que se metalizan y adquieren propiedades exóticas después de ser comprimidas en un grado extremo, incluyendo CO2, N2, O2, etc. Si Yoo y sus colegas pueden conquistar este problema por un sustancias que pueden adquirir una nueva configuración molecular a altas presiones, habrán creado un medio completamente nuevo de almacenar energía.
Sin embargo, ese objetivo está muy lejos; hasta ahora, el descubrimiento de Yoo solo se ha sintetizado en el laboratorio, en cantidades tan pequeñas que cuando se abre la cremallera no representa ningún peligro.
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