Científicos aragoneses avanzan en una alternativa verde frente a la crisis energética
Investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA, instituto mixto CSIC-UNIZAR) han publicado un estudio pionero en la revista Journal of Power Sources
El trabajo propone nuevas estrategias para mejorar el rendimiento y la estabilidad de los supercondensadores acuosos, dispositivos clave para el almacenamiento sostenible de energía
Zaragoza, 29 de septiembre. Investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA, instituto mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza) han publicado un estudio pionero en la prestigiosa revista Journal of Power Sources que propone nuevas estrategias para mejorar el rendimiento y la estabilidad de los supercondensadores acuosos, dispositivos clave para el almacenamiento sostenible de energía.
Ante la creciente demanda energética y las limitaciones de los combustibles fósiles, las energías renovables requieren sistemas de almacenamiento más eficientes y seguros. Junto a las conocidas baterías de ion-litio, presentes en vehículos eléctricos y dispositivos móviles, se investigan alternativas más económicas y respetuosas con el medio ambiente. En este contexto, los supercondensadores acuosos se perfilan como una de las opciones más prometedoras y verdes.
A diferencia de las baterías convencionales, los supercondensadores pueden cargarse y descargarse en cuestión de segundos, lo que los convierte en una alternativa ideal para aplicaciones como los tranvías o los coches híbridos, al proporcionar y recargar energía rápidamente en las paradas o cargarse aprovechando el frenado regenerativo. Sin embargo, su capacidad de almacenamiento sigue siendo inferior a la de las baterías recargables, especialmente cuando se emplean electrolitos acuosos en lugar de disolventes orgánicos. Los disolventes orgánicos permiten aplicar mayor voltaje que el agua, con lo que el dispositivo puede acumular más energía. Sin embargo, los electrolitos acuosos menos tóxicos, inflamables o perjudiciales para el medioambiente y además son más baratos.
En este contexto, investigadores del INMA (CSIC-UNIZAR), en colaboración con la Poznań University of Technology (PUT), en Polonia, han desarrollado supercondensadores acuosos de alta energía y estabilidad gracias al empleo de nanomateriales.
En concreto, lideran la investigación María Bernechea Navarro (Investigadora ARAID de la Universidad de Zaragoza en el INMA), María Pilar Lobera González (Profesora contratada doctora de la Universidad de Zaragoza en el INMA); y Sergio Aina y Abdenbi Cherkaoui, investigadores de la Universidad de Zaragoza en el grupo de investigación Películas y Partículas Nanoporosas (NFP) del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA).
Materiales híbridos carbonosos y nanopartículas
El equipo ha desarrollado una serie de nanomateriales que incorporan nanopartículas de sulfuro de bismuto de apenas 4 nanómetros en materiales carbonosos comerciales. Estos nuevos nanomateriales pueden emplearse como electrodos de supercondensadores y su capacidad de almacenamiento es significativamente mayor que los materiales carbonosos convencionales.
Además, se ha demostrado que un electrolito acuoso de yoduro de sodio genera un efecto sinérgico con las nanopartículas, llegando a duplicar o triplicar la energía almacenada frente a sistemas acuosos convencionales. Mientras las nanopartículas actúan en el electrodo negativo, el yoduro interviene en el positivo, optimizando así el rendimiento del dispositivo.
Mejorar la estabilidad
El principal problema de este tipo de sistemas que incluyen reacciones químicas es la estabilidad, ya estas reacciones pueden reducir la vida útil del dispositivo tras múltiples ciclos de carga y descarga. Para resolver este problema, se han probado dos estrategias complementarias: la primera, la incorporación de yodo al material carbonoso. La segunda, la adición de un tampón neutro (buffer) al electrolito.
Ambos enfoques han demostrado ser altamente eficaces y han logrado que los supercondensadores mantengan sus propiedades intactas tras más de 1.000 ciclos de uso. Estos tratamientos mejoran la reversibilidad de las reacciones electroquímicas y evitan la formación de subproductos dañinos, prolongando la estabilidad y fiabilidad de los dispositivos.
Estos trabajos han recibido financiación de la red M-ERA.NET (proyecto NOEL: Innovative Nanostructured Electrodes for Energy Storage Concepts) a través de MICIU/AEI/10.13039/501100011033 (Ref: PCI2019–10363), MICIU/AEI/10.13039/501100011033 y ”FEDER/UE” (Ref. PID2023-150574NB-I00), MICIU/AEI/10.13039/501100011033 y Unión Europea NextGenerationEU/PRTR promovidos por el Gobierno de Aragón (Ref: PRTR-C17.I1), MICIU/AEI/10.13039/501100011033 (Ref. CEX2023-001286-S) y del Gobierno de Aragón (Convocatoria de contratos predoctorales 2023-2027).
Enlace a la publicación:
“Enhanced stability of high energy aqueous capacitor based on redox-active nanomaterials and electrolyte”
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2025.238098
Sergio Aina, Adam Slesinski, Abdenbi Cherkaoui, Sylwia Slesinska, M. Pilar Lobera, Elzbieta Frackowiak, María Bernechea
Available online: 18th Aug. 2025
Journal of Power Sources, Volume 657, 30 November 2025, 238098
El INMA; centro de excelencia Severo Ochoa
El Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) se convirtió en 2024 en el primer centro de investigación de la comunidad en recibir la acreditación de centro de excelencia Severo Ochoa. Este reconocimiento supone una financiación de 4.500.000 euros y la dotación de cinco contratos predoctorales para el periodo 2024 – 2028, que se suman a los diez que se concedieron en la anterior convocatoria.
El INMA tiene un enfoque integrador que traslada la investigación en nanomateriales a los retos de la sociedad. En la actualidad, este instituto cuenta con alrededor de 300 miembros y tiene más de 40 proyectos europeos en curso. Su media anual es de 300 publicaciones y siete millones de euros obtenidos en programas públicos competitivos.
Además de haber creado numerosas empresas de base tecnológica, cuatro de ellas activas, tiene 15 patentes vigentes, estando cinco de ellas licenciadas. El INMA trabaja en estrecha colaboración con la industria. Todo esto proporciona en torno a un millón de euros de ingresos anuales.
Para más información y entrevistas: 699 498089
29-09-2025
