Micro ultracapacitor: imagen microscópica de un electrodo condensador de alta capacidad en una lámina delgada de carbono de unos 50 micrómetros de lado. El zigzag se encuentra en la región porosa que es la parte activa del dispositivo. (Min Heon)

Los dispositivos de almacenamiento de energía llamados condensadores de alta capacidad (ultracapacitores) pueden ser recargados muchas más veces que las baterías, pero la energía total que pueden almacenar es limitada. Eso significa que estos dispositivos son muy útiles para producir ráfagas de gran intensidad, pero no para proporcionar energía durante periodos largos de tiempo como requiere un ordenador portátil o un motor.

Ahora, investigadores de la Drexel University de Filadelfia han demostrado que es posible usar técnicas tomadas de la industria del microchip para fabricar “thin-film condesadores de alta capacidad” que pueden almacenar tres veces más energía por volumen que los ultracapacitores convencionales. Y aunque sigue siendo insuficiente en comparación con las baterías, permite su uso en multitud de aplicaciones sin necesidad de ser reemplazados.

Podrían utilizarse, por ejemplo, en la fabricación de chips RFID, en chips usados en relojes digitales donde ocuparían menos espacio que las pilas convencionales… Podrían también colocarse en el reverso de células solares, tanto móviles como en instalaciones fijas, almacenando la energía generada durante el día.

Un condensador de alta capacidad es una fuente de energía que tiene virtualmente una vida ilimitada, dice Yury Gogotsi, profesor ciencia de materiales e ingeniería en Drexel, que dirige el desarrollo de láminas delgadas ultracapacitoras. “Podrían tener más duración que cualquiera de los otros dispositivos electrónicos, sin tener que ser reemplazados nunca“. Mientras las pilas de almacenamiento basadas en reacciones químicas se degradan con el tiempo, los condensadores trabajan transfiriendo las cargas a la superficie, lo que significa que pueden cargarse y descargarse rápidamente y como los materiales no están involucrados en ninguna reacción química, el ciclo puede repetirse miles de veces. Los investigadores han empezado a desarrollar condensadores de alta capacidad en lámina delgada, pero aún hay que superar algunas dificultades relacionadas con la energía total almacenada con los métodos de fabricación usuales.

El grupo de Gogotsi utiliza un método para lograr un vacío alto llamado “deposición química de vapor“  para crear láminas delgadas de carburos metálicos como el carburo de titanio sobre la superficie de una oblea de silicio. Después se retira el titanio mediante cloración quedando una superficie porosa de carbón. En cada lugar dejado por los átomos de titanio queda un pequeño poro. “La lámina es como una esponja molecular en la que el tamaño de cada poro es igual al de un simple ión“. Eso significa que cuando se usa como almacén material de carga en un ultracapacitor, las láminas de carbón pueden acumular una gran cantidad de carga en su superficie. Los investigadores de Drexel completan el dispositivo añadiendo electrodos metálicos para el intercambio de cargas con la superficie y un electrolito líquido que transporte dichas cargas. El comportamiento del dispositivo es mejor cuando el grosor de la lámina es de unos 50 micrómetros, aproximadamente el de un cabello humano.

Aunque el informe del comportamiento de estas nuevas láminas aparece ahora en Science, los investigadores de Drexel desarrollaron el material ultracapacitor hace ya unos años. Los ultracapacitores convencionales están hechos con polvo de carbón activo. Estos polvos pueden usarse para fabricar grandes láminas delgadas. Otros grupos han desarrollado thin-film ultracapacitores imprimibles basados en nanotubos de carbono que, según Gogotsi, pueden almacer muchas más cargas.

En teoría, sigue Gogotsi, no hay límite de tamaño que las láminas pueden tener usando estos métodos, utilizados por la industria solar y la de visores para fabricar paneles de nueve metros cuadrados, porque las películas de carbono son delgadas y pueden ser hechas a bajas temperaturas (unos 200º), por lo que podrían integrarse en dispositivos electrónicos flexibles.

Fuente : Technology Review

Imagen vía Magtenlight

Los días no son tan largos todavía para usar con seguridad la bici de regreso a casa después de la jornada. Una luz brillante en nuestra bici es una importante recomendación que deberíamos seguir. Hay muchos sistemas que puedes acoplar a tu bici, el más nuevo consiste en uno que puedes instalar en tu rueda sin absolutamente ninguna fricción. Funciona con magnetismo.

Inhabitat dice que el sistema utiliza 28 imanes fijados entre los radios de la rueda. Cuando pasan por un dispositivo situado en el centro -el magtenlight-  se produce la electricidad. Las luces se encienden como si lleváramos una dinamo tradicional, solo que no hay contacto físico ni fricción alguna, por lo que desaparecen los problemas típicos de desgaste de neumáticos o de resistencia al pedalear.

El kit incluye un LED blanco delante y dos LED rojos para la parte trasera. El sistema mantiene la iluminación delantera y trasera hasta 4 minutos cuando la bici está parada. La potencia lumínica de los LED es de 15 luxes, suficiente para viajar a 15 km/h.

Ciclismo seguro y sin baterías. Me gusta. Un vídeo de la instalación del kit:

Vía :: Treehugger

Una buen pellizco del dinero del estímulo norteamericano -unos 100.000 millones de dólares- irá destinado al descubrimiento, desarrollo y utilización de nuevas tecnologías. Un dinero que tardará un tiempo en gastarse, ya que no ha hecho más que empezar a llegar a manos de los investigadores y la industria.

La mejor parte de estos fondos -60 mil millones- ha ido a parar al sector de la energía, principalmente en forma de subvenciones y reducciones de impuestos que incentivarán el desarrollo e implantación de la energía renovable y la eficiencia energética. ¿Te gustaría saber dónde y cómo se gastará todo ese dinero?

Estos fondos han llenado las arcas del Departamento de Energía de los EE.UU, que ha recibido 39 mil millones (además de su presupuesto anual, de aproximadamente 25 mil millones). La Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (EERE) del DOE, que normalmente obtenía menos de 2.000 millones al año, con el estímulo ha obtenido 16.800 millones de los que ya se han gastado aproximadamente 500 millones.

La mayor parte de ese dinero, 367 millones, se invertirá en proyectos de climatización, que no aportarán demasiado al avance de la tecnología pero ayudarán a los norteamericanos a ahorrar mucha energía.

Alrededor de 2.000 millones han sido destinados al avance de la manufactura de la industria de las baterías, que será un punto importantísimo a la hora de configurar una industria de baterías avanzada en los Estados Unidos. Alrededor de 1.000 millones se han distribuido hasta ahora, aunque ese dinero aún está por gastarse.

La recién creada Agencia para Proyectos de Investigación Avanzados-Energía (ARPA-E) ha destinado parte de sus 400 millones a varias tecnologías con el potencial de generar grandes cambios en el campo de la energía.

Por ejemplo, la posibilidad de producir hidrógeno mediante luz solar y nanotubos, o el desarrollo de ultracondensadores con nanotubos de carbono, que podría reducir el precio de los coches híbridos, o la posibilidad de abaratar la captura del CO2 utilizando membranas de nanotubos de carbono.

Novedosas tecnologías con baterías podrían tener un impacto transformador similar. Unas nuevas baterías de sodio-ion y baterías líquidas podrían hacer que el almacenaje de energía renovable fuese asequible, mientras que las baterías de metal-aire ofrecen la promesa de crear vehículos eléctricos de bajo precio capaces de recorrer cientos de kilómetros con una única carga.

Mientras tanto, el DOE ya ha empezado a entregar parte de los 125 mil millones en préstamos y garantías de préstamos de los que es responsable. Por ejemplo, el fabricante de paneles solares Solyndra recibió una garantía de préstamo de 535 millones de dólares.

El DOE ha anunciado un total de 8.500 millones en préstamos para el desarrollo de vehículos avanzados. Este dinero irá destinado a Ford, Nissan y dos pequeñas compañías: el fabricante de vehículos eléctricos Tesla Motors y el fabricante de híbridos conectables Fisker Automotive.

Vía :: Technology Review

Riversimple Urban, es un pequeño vehículo para la ciudad que funciona con una pila de combustible de hidrógeno. Fue presentado este verano en Londres y posee unas características que lo hacen muy atractivo.

Se trata de un coche de hidrógeno “de código abierto”. O sea, todos los detalles del proyecto serán donados a una organización sin ánimo de lucro, 40 Fires Foundation, y serán publicados en Internet, de forma que cualquier pequeña compañía podrá fabricar su propia versión introduciendo las mejoras o alteraciones que crea convenientes.

El modelo presentado ahora alcanza los 80 Km/hora, y tiene una autonomía de 322 kilómetros para un depósito de un kilogramo, que contiene unos 3 litros de hidrógeno (o sea, presenta un consumo aproximado de 106 kilómetros por litro). Está construido con materiales ligeros, alcanzando un peso de tan sólo 350 kilos.

La aceleración es de 0 a 50 km/hora en 5,5 segundos, gracias a un sistema de células de combustible de 6KW, de Horizon Fuel Cell Technologies, que utiliza ultra condensadores, frenado regenerativo y motores eléctricos en cada una de las 4 ruedas. Los ultra condensadores almacenan gran cantidad de energía eléctrica, que consiguen libertar casi instantáneamente, para producir la aceleración necesaria.

La previsión es que el coche se comercialice a partir del 2013, aunque lo que aún falta (y pretenden conseguir ciudad a ciudad, en cada una de las que fabriquen y comercialicen el coche) es conseguir una infraestructura suficiente para el suministro de combustible. De momento, ofrecen la posibilidad de leasing por 315 dólares al mes, incluido el combustible.

La compañía Riversimple fue fundada en 1999 por el ex piloto de carreras Hugo Spowers, y tiene el respaldo de la Porsche.

Una presentación en este vídeo:

Vía :: Automotive – Horizon Fuel Technologies

Un nuevo concepto de coche de hidrógeno para la ciudad será presentado la próxima semana en Inglaterra, con la particularidad de que tú puedes ayudar en su diseño final. El coche ha sido diseñado por profesores y alumnos de las universidades de Oxford y Cranfield y ahora, la empresa Riversimple está planificando su fabricación y lo han dejado como un proyecto abierto (open source) a la participación de todo el mundo. Cualquiera puede participar con sugerencias en esta wiki.El coche tendrá el mismo tamaño que el Smart Fortwo, un peso de 350 kg, alcanzará una velocidad máxima de 80 kmh y una autonomía de 321 km. La pila de combustible de hidrógeno es de 6 kW y dispondrá de motores eléctricos en las cuatro ruedas. Un conjunto de supercondensadores suplirá a las baterías.

Otra parte interesante del concepto es que Riversimple pretende alquilar el vehículo por un período de 20 años, recargas de hidrógeno incluídas. Si bien parece muy atractiva la idea de mantener el mismo coche durante un largo período, es difícil imaginar que los clientes la acojan con entusiasmo. Sin embargo, lo de incluir el combustible en el precio del alquiler no está nada mal ¿verdad?.

La empresa está trabajando en 10 prototipos en este momento y espera, en un futuro próximo, iniciar los contactos con las ciudades interesadas en acometer las primeras infraestructuras para los puntos de recarga.

Vía :: EcoGeek | Autoblog Green

Mucho se ha hablado sobre el potencial de los ultracapacitadores ultracondensadores en los coches eléctricos. Muchas empresas esperan dar el salto al mundo del coche eléctrico (EV) utilizando ultracondensadores, una forma más ligera, mejor y barata que las baterías, aunque todavía faltan resultados probados.

La empresa alemana MAN ha introducido esta tecnología en autobuses urbanos. La concesionaria de tranportes de París (RATP) está probándolos actualmente en los modelos Lion’s City Hybrids sin pasajeros, por el momento, para estudiar si merece la pena añadir esta tecnología al resto de su flota.

El autobús se está probando en cuatro itinerarios distintos para medir su rendimiento y eficiencia bajo diferentes parámetros como distancias más largas y frecuencia de paradas. Los ultracondensadores permiten arrancar el vehículo poniéndolo en marcha sin arrancar el motor. Una vez en movimiento, el motor diésel toma el relevo y empuja el vehículo.

MAN asegura que este autobús híbrido reduce su consumo en un 20 – 25% comparado con los modelos convencionales. Las ventajas, además del menor consumo, son una importante disminución de la contaminación del aire y del ruido que agradecerán, sin duda, los vecinos que vivan cerca de las paradas.

Si las pruebas salen bien, podría ser el punto de arranque para el uso de ultracondensadores en el mundo real.

Vía :: Autoblog Green | EcoGeek

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Partícula de Litio-hierro-fosfato

¿Será esto el Santo Grial que estábamos esperando?

Nature publica un interesante artículo de los investigadores del MIT Byoungwoo Kang y Gerbrand Ceder esta semana: Battery materials for ultrafast charging and discharging. En dicho artículo dicen haber descubierto la manera de construir una batería de Litio-hierro-fosfato (LiFePO4) que se carga y descarga con la rapidez de un ultracondensador.

En la práctica, esto acercaría en el tiempo la llegada de los híbridos enchufables y los coches eléctricos. Los tiempos de carga se reducirían, se podría aprovechar mejor la energía producida con el frenado regenerativo y  contribuirá con nuevas técnicas a solucionar la intermitencia de las renovables.

Aquí hay un extracto del artículo:

El almacenamiento de la electricidad con una tasa alta de cargas/descargas es una tecnología muy importante para la sociedad actual. Puede acelerar la entrada de los híbridos, híbridos enchufables y a los coches eléctricos, a la vez que ofrece un medio de almacenamiento que permite salvar la intermitencia de la solar y la eólica.

Suele aceptarse que los sistemas electro-químicos de alta potencia solo se relacionan con los supercapacitadores, que entregan una elevada potencia con una densidad de energía muy baja, puesto que solo almacenan la energía producida en las reacciones en la superficie de distintos materiales usados como electrodos. Aquí demostramos que las baterías con alta densidad de energía (las que almacenan la carga en el grueso de un material), pueden conseguir una tasa de carga/descarga muy elevada, comparable a la de los supercapacitadores. Lo hemos comprobado construyendo una de LiFePO4.

Esperemos que todo esto pase pronto del laboratorio al mundo real. Las baterías de iones de litio son muy reciclables y tienen muy poca toxicidad. Si, además, pudieran cargarse rápidamente, entrarían rápidamente en el mercado y su precio se abarataría.

Vía :: Nature | Ars Technica | Treehugger

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Donald Sadoway y sus alumnos trabajan duro en el MIT para mejorar las baterías de los coches eléctricos. En los últimos años, la mayoría de los esfuerzos en investigación y desarrollo han sido empleados en el sector de la electrónica portátil, pero ahora los fabricantes de automóviles y los gobiernos han empezado a dotar de recursos para el desarrollo de baterías diseñadas especialmente para los coches eléctricos.

Las bondades de la tecnología de iones de litio no lo son sólo desde el punto de vista de la química, sino que presenta otros aspectos muy excitantes. La carrera no finaliza construyendo las baterías del Chevy Volt con una autonomía de 40 mpg y un precio de 10.000 dólares. Los ingenieros están convencidos de poder conseguir el doble por la mitad (80 mpg y 5.000 dólares como mucho).

El laboratorio de Sadoway ya trabaja con otros compuestos químicos muy abundantes (como el carbono usado en los ultracapacitadores, capaces de cargarse muy rápidamente y un gran número de veces).

Los coches eléctricos han existido desde hace mucho tiempo pero, a diferencia de los que queman un combustible, han permanecido en una fase -denominada por muchos- “pre modelo T” (sin producción en masa, sin economías de escala, sin I+D). El ritmo de progreso que hemos visto en los coches eléctricos en los últimos 30 años no debería servir de indicador para anticipar lo que sucederá en las próximas décadas. Posiblemente veamos muchos más cambios en los próximos 10 años que en los últimos 100.

Y como los coches eléctricos tienen menos partes móviles y componentes que los que consumen gasolina, tan pronto el coste de las baterías sea lo suficientemente bajo el resto se abaratará también al requerir menos mantenimiento.

Vía :: Treehugger

Los ultracapacitadores ultracondensadores y el hidrógeno juegan papeles similares. Ambos son propuestas avanzadas para el almacenamiento de la energía eléctrica que parecen flotar siempre sobre el horizonte… no importa a qué altura.

Con el hidrógeno el problema no está en la tecnología de generación de energía -las pilas de combustible ya existen y funcionan de maravilla- sino en las técnicas de almacenamiento y distribución del gas. Con los ultracondensadores pasa justo lo contrario. La infraestructura para transmitir  y generar la energía ya existe, lo que fallan son los actuales ultracondensadores.

Afortunadamente los investigadore trabajan en firme para desarrollarlos, y con la nanotecnología disponible en la actualidad, hay buenas razones para pensar que están al alcance de la mano. Veamos un ejemplo real de ultracapacitadores en acción.

Parece que hay que ir hasta Corea del Sur, donde fueron enviados los primeros ultracondensadores de Maxwell Technologies (de San Diego) a comienzos de año y que ahora se están probando. El gobierno de Corea del Sur quiere utilizarlos en el metro, capturando la energía eléctrica procedente del frenado regenerativo de los trenes. Una demostración completa no estará programada hasta mediados de 2009 aunque, por ahora, Maxwell dice que las pruebas están saliendo muy bien. Dicen que podrán reducir el consumo eléctrico de los trenes en un 20%.

Más importante todavía, si conseguimos pronto un prototipo real y funcional -como los de Maxwell-, los ultracondensadores para coches no pueden andar lejos. Un coche eléctrico que utilice ultracondensadores en lugar de pilas de iones de litio es mucho mejor porque se carga en minutos, en lugar de horas.

Vía :: EcoGeek |  Greentech Media