Se está probando otra forma de generar energía renovable mediante un nuevo método simple y limpio que ha mostrado ser prometedor.

El estudio para la nueva forma de generar energía renovable tuvo apoyo de la FAPESP a través de tres proyectos

En un artículo publicado por la Agencia FAPESP, el nuevo método de generación de energía renovable se está convirtiendo en realidad gracias a los materiales bidimensionales, que están ganando protagonismo gracias a sus propiedades. El descubrimiento se trata de materiales con un grosor que varía desde solo un átomo hasta pocos nanómetros, los cuales permiten la miniaturización de dispositivos en sectores como electrónica, salud y energía. Sin embargo, algunos de estos materiales aún son difíciles de producir a escala industrial manteniendo las propiedades esenciales.

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En un trabajo realizado en el Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) y publicado recientemente en la revista Materials Today Advances, investigadores relacionados con el Centro de Innovación en Nuevas Energías (CINE) y el Centro de Ciencia y Tecnología de Materiales del Ipen demostraron una contribución significativa a la búsqueda de métodos que hagan viable la producción industrial de estos materiales ultrafinos.

Los investigadores crearon un método rápido, limpio y fácil para obtener las nanoláminas de nitruro de boro hexagonal, las cuales están compuestas por capas planificadas de átomos de boro y nitrógeno dispuestas en forma de hexágonos. Debido a las propiedades electrónicas y mecánicas y su alta capacidad de adsorción, el material es prometedor para ser aplicado en segmentos como la generación y almacenamiento de energías renovables – uno de los objetivos del CINE, un Centro de Investigación en Ingeniería (CPE) constituido por la FAPESP en asociación con Shell.

Cómo se produce el material

Para conseguir el nitruro de boro hexagonal en forma bidimensional, es necesario exfoliarlo, es decir, realizar la extracción de hojas de pocas capas de grosor, partiendo de la forma macroscópica. Popularmente conocido como grafeno blanco, el nitruro de boro hexagonal se asemeja al material de carbono en muchas características, sin embargo, la exfoliación es mucho más complicada.

“En este trabajo se presentó un método de exfoliación de cristales de nitruro de boro en un material de pocas capas, de dimensiones nanométricas, mediante el plasma de una bobina de Tesla modificada”, explicó Almir Oliveira Neto, investigador titular en el Ipen y miembro del CINE, quien fue el líder del trabajo.

El aparato en cuestión, la bobina de Tesla, es simple y puede ser construido de forma artesanal, siendo capaz de producir descargas de alta tensión (arcos voltaicos). Estas descargas eléctricas causan una ionización en el entorno, lo que forma el denominado “plasma frío”, en el cual los electrones se encuentran en un estado energético más elevado que las demás partículas.

 La exfoliación del nitruro de boro por el nuevo método ocurre en el momento en que los electrones son disparados contra una cantidad macroscópica de nitruro de boro. En ese momento, una porción de la energía de los electrones es transferida a la estructura del cristal, aumentando la distancia de enlace entre las capas atómicas, hasta que el enlace sea roto.

Según Oliveira Neto y el posdoctorando Fernando Brambilla de Souza, principales autores del artículo, la metodología es prometedora para producir industrialmente este material bidimensional.

Además de hacer posible aumentar la escala de producción, el método solo utiliza nitruro de boro, energía eléctrica y gas nitrógeno como materias primas. Además, la producción puede realizarse en una sola etapa, utilizando un equipo compacto, el cual puede ser construido de manera fácil y económica.