Introducción
Científicos estadounidenses han creado un innovador material supercondensador carbonoso que puede almacenar hasta cuatro veces más energía gracias al uso de la inteligencia artificial (IA). Este material de carbono poroso récord promete revolucionar el campo del almacenamiento de energía, especialmente en aplicaciones relacionadas con sistemas de frenado regenerativo y fuentes auxiliares de alimentación.
El contexto: baterías, condensadores y supercondensadores
En la actualidad, las baterías son el dispositivo de almacenamiento de energía más común, ya que transforman la energía química en eléctrica. Sin embargo, otro tipo de almacenamiento de energía lo realizan los condensadores, cuya capacidad para almacenar energía es menor puesto que acumulan carga en forma de campo eléctrico. Una ventaja de los condensadores es que pueden recargarse y descargarse repetidamente sin perder su capacidad.
Los supercondensadores se encuentran en un nivel superior, pues almacenan más energía que los condensadores convencionales y pueden cargarse y descargarse rápidamente, lo cual los hace ideales para aplicaciones como autobuses eléctricos.
El nuevo material supercondensador con IA
Un equipo de científicos de Estados Unidos ha desarrollado un revolucionario material supercondensador carbonoso mediante el uso de la inteligencia artificial. La investigación fue realizada en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Tenesse, en colaboración con otros tres laboratorios nacionales y siete universidades.
El estudio, titulado «Descubrimiento de materiales asistido por aprendizaje automático de materiales activos de carbono altamente porosos y ricos en oxígeno para supercondensadores acuosos», busca mejorar el diseño de los electrodos en supercondensadores utilizando carbono poroso. La superficie proporcionada por estos poros permite un almacenamiento superior de carga electrostática.
El papel esencial de la IA y la «autopista de átomos»
Los investigadores utilizaron un método de «aprendizaje automático» para guiar el descubrimiento de este nuevo material. La Universidad de California en Riverside desarrolló un modelo de red neuronal artificial que fue entrenado para obtener un material óptimo para el almacenamiento de energía, capaz de predecir la capacitancia más alta de un electrodo de carbono.
En el Laboratorio Nacional Oak Ridge, los científicos diseñaron un «carbono dopado extremadamente poroso» mediante la síntesis del material y la activación del carbono. Este proceso produce más poros y permite agregar grupos químicos funcionales para mejorar las reacciones de oxidación y reducción. Así, se obtiene un rendimiento óptimo para el transporte de iones, con un equilibrio entre poros pequeños y grandes.
El químico Sheng Dai describe este proceso como la construcción de una «autopista para el transporte de iones», en el que los poros más grandes actúan como una «superautopista», mientras que los poros más pequeños proporcionan una superficie adicional para almacenar carga.
Avances y perspectivas futuras
Gracias al uso de la inteligencia artificial, los investigadores lograron en tres meses lo que hubiera llevado un año mediante métodos tradicionales. Aunque ya se han realizado avances notables, el equipo de científicos planea seguir utilizando datos para mejorar aún más los límites de los supercondensadores e intentar alcanzar un «verdadero hito» en el campo del almacenamiento de energía.
Este innovador material supercondensador de carga infinita, que incorpora inteligencia artificial, se suma a otras propuestas prometedoras como el revolucionario papel que almacena energía y podría marcar un antes y un después en la historia del almacenamiento de energía sostenible y eficiente.
