Híbridos y Eléctricos

INVESTIGACIÓN DE LA UNIVERSIDAD DE NEVADA

Superconductividad a temperatura ambiente y presión atmosférica, el santo grial de los vehículos eléctricos

Un material capaz de comportarse como un superconductor eléctrico a temperatura ambiente y a baja presión se convertiría en una pieza fundamental que revolucionaría la manera de transportar la energía, lo que supondría un gran avance para los vehículos eléctricos.

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La superconductividad a temperatura ambiente y a la presión atmosférica podría cambiar el sistema energético tal y como lo conocemos: el flujo eléctrico con resistencia cero significa que se podría transportar la energía de un punto a otro sin pérdidas aprovechándose de manera infinita.

Hace menos de dos años, el mundo de la ciencia se sorprendía por el descubrimiento de un material capaz de ofrecer superconductividad eléctrica a temperatura ambiente. Ahora, un equipo de físicos de la Universidad de Nevada Las Vegas (UNLV) ha subido la apuesta al reproducir la hazaña a la presión más baja jamás registrada. Esta investigación significa que la ciencia está más cerca que nunca de disponer de un material utilizable y replicable que algún día podría revolucionar la forma en que se transporta la energía.

En 2020, los titulares de muchas revistas científicas ponían en valor el logro conseguido por parte del físico de la UNLV Ashkan Salamat y su colega Ranga Dias, físico de la Universidad de Rochester. Para lograr la superconductividad a temperatura ambiente, los científicos sintetizaron químicamente una mezcla de carbono, azufre e hidrógeno primero en un estado metálico, y luego en un estado superconductor. El hándicap de este logro estaba en que se logró en condiciones de presión extremadamente alta, 267 gigapascales (GPa) que solo se encontraría en naturaleza cerca del centro de la Tierra.

En menos de dos años, investigadores de la UNLV han podido completar la hazaña a una presión de solo 91 GPa, aproximadamente un tercio de la presión reportada inicialmente. Para llegar a este punto, los científicos ajustaron la composición de carbono, azufre e hidrógeno utilizada en el estudio original, logrando producir un material a una presión más baja conservando además su estado de superconductividad. Estos nuevos hallazgos han sido publicados en un artículo avanzado en la revista Chemical Communications.

"Estas son presiones a un nivel difícil de comprender y evaluar fuera del laboratorio, pero nuestra trayectoria actual muestra que es posible lograr temperaturas superconductoras relativamente altas a presiones consistentemente más bajas, que es nuestro objetivo final", explica el autor principal del estudio, Gregory Alexander Smith, estudiante de posgrado investigador del Laboratorio de Condiciones Extremas de Nevada (NEXCL) de la UNLV. “Si queremos hacer que los dispositivos sean beneficiosos para las necesidades de la sociedad, el objetivo final debe ser reducir la presión necesaria para crearlos”.

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Un equipo de físicos del Laboratorio NEXCL de la UNLV utilizó una celda de yunque de diamante, un dispositivo de investigación similar al que se muestra en la imagen, en su investigación para reducir la presión necesaria para observar un material capaz de lograr la superconductividad a temperatura ambiente. Imagen cortesía de NEXCL.

Aunque las presiones siguen siendo muy altas (unas mil veces más altas de lo que experimentaría en el fondo de la Fosa de las Marianas en el Océano Pacífico), lo importante es que avanzan hacia una meta más cercana a las condiciones reales que se dan en la superficie terrestre. Es una carrera que gana impulso exponencialmente en la UNLV a medida que los investigadores obtienen una mejor comprensión de la relación química entre el carbono, el azufre y el hidrógeno que componen el material.

"Nuestro conocimiento de la relación entre el carbono y el azufre está avanzando rápidamente, y estamos encontrando proporciones que conducen a respuestas notablemente diferentes y más eficientes que las que se observaron inicialmente", afirma Salamat, que dirige NEXCL de la UNLV. “Observar fenómenos tan diferentes en un sistema similar muestra la riqueza de la Madre Naturaleza. Hay mucho más por entender, y cada nuevo avance nos acerca a encontrar nuestro fin: los dispositivos superconductores cotidianos”.

La eficiencia energética de los superconductores

La superconductividad fue observada por primera vez hace más de un siglo, pero solo a temperaturas notablemente bajas que anulaban cualquier idea de aplicación práctica. En la década de 1960, los científicos teorizaron que la hazaña podría ser posible a temperaturas más altas.

El descubrimiento en 2020 por parte de Salamat y sus colegas de un superconductor a temperatura ambiente entusiasmó al mundo de la ciencia. La particularidad de esta tecnología y la razón por la que es tan importante es que admite el flujo eléctrico con resistencia cero, lo que significa que la energía que pasa a través de un circuito podría conducirse infinitamente y sin pérdida de potencia

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La superconductividad a temperatura ambiente y presión atmosférica podría tener implicaciones importantes para el almacenamiento y la transmisión de energía: entre sus aplicaciones estaría el almacenamiento de energía y los sistemas de propulsión eléctrica, logrando en ellos la máxima eficiencia energética.

Esta propiedad podría tener implicaciones importantes para el almacenamiento y la transmisión de energía, y sus aplicaciones son tan variadas y afectan a tantos sectores que, literalmente, cambiarían el mundo. Entre esas aplicaciones que se verían favorecida estaría el almacenamiento de energía (baterías) y los sistemas de propulsión eléctrica, logrando la máxima eficiencia energética, lo que se traduce en autonomías y velocidades de recarga muy superiores a las actuales a precios mucho más bajos.

Según Salamat, las propiedades de los superconductores pueden respaldar una nueva generación de materiales que cambiarían fundamentalmente la infraestructura energética. “Imagínese enviar la energía producida en Nevada y aprovecharla en todo el país sin ninguna pérdida en el proceso”, añade. “Esta tecnología podría algún día hacerlo posible”.

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