En 1970 los investigadores descansando en bolsas de frijol en el Centro de Investigación de Palo Alto de Xerox (PARC en ingles)) crearon las invenciones que pondrían en marcha la revolución entrante en la tecnología de la información. El ratón de la computadora nació aquí, al igual que los iconos, las ventanas, las redes Ethernet y la impresora láser. Hoy en día, aunque ya no existen las bolsas de frijol y PARC se escindió como una filial hace una década, los investigadores han vuelto a experimentar con la impresión. Esta vez tienen la esperanza de producir las tecnologías de la revolución del siglo 21 en la energía limpia.
Laboratorio de Sistemas Hardware de PARC está desarrollando baterías de iones de litio de vehículos eléctricos que pueden contener 20% más de energía que los diseños tradicionales. Hacer una batería que pueda almacenar más energía requiere un cátodo más grande que contenga más iones de litio. Sin embargo, mientras más grueso es el cátodo, más lento se mueven los iones a través de él. Esto reduce la potencia de la batería, lo que lleva a una aceleración lenta.
PARC quiere evadir esta compensación mediante la construcción de cátodos a partir de dos materiales: uno densa, y optimizado para el almacenamiento y el otro poroso, para una rápida transferencia de carga. Amplias regiones de almacenamiento alternarán con estrechas regiones conductoras. Ello permitirá una batería más grande, mas densa en energía a construir sin sacrificar su poder.
Esta idea básica se ha entendido durante algún tiempo. El truco está en construir las regiones lo suficientemente pequeñas (alrededor de 100 micras de diámetro para el medio de almacenamiento, y diez para el conductor). El cátodo de la batería de un coche eléctrico típico necesitaría decenas de miles de estos dedos entrelazados. Hacer tales características pequeñas con precisión requeriría fotolitografía, una tecnología cara inadecuados para el volumen de fabricación de alta velocidad de baterías grandes.
La solución de los investigadores del PARC, que sin duda han impresionado a sus antepasados de libre pensamiento, se inspiró en la crema dental rayada. En la nueva batería de PARC, los dos materiales se mezclan con un material orgánico para formar pastas que son alimentados en un cabezal de impresión que contiene pequeños canales y boquillas. El cabezal de impresión se desplaza sobre sobre un folio metálico extruyendo las pastas unas al lado de otros, para crear rayas finas. Secando el substrato se elimina la mayor parte de la materia orgánica, dejando un cátodo sólido. En las pruebas en contra de baterías idénticas presentando cátodos hechos de una sola sustancia, los recargables coextruídos podrían almacenar una quinta parte más de energía. Scott Elrod, jefe del laboratorio, dice que PARC ahora está discutiendo la forma de probar la nueva batería con las empresas que eventualmente la fabricarían.
Imprimir los cátodos de esta manera es sólo el comienzo. PARC está trabajando con ARPA-E, una agencia del gobierno estadounidense cuya misión es la creación de tecnologías energéticas avanzadas, para tratar de imprimir baterías enteras. Esto requerirá cinco pastas - dos para tanto el cátodo y el ánodo, además de un separador. La coextrusión también promete mejorar la eficiencia de las celdas solares mediante la impresión de los alambres de plata que conducen corriente de una celda. La pasta de plata es coextruída con un material que se quema cuando la celda se calienta. El resultado es un cable de sólo 20 micras de diámetro, en lugar de 50 micras. Los cables mas angostos proyectan sombras más pequeñas, por lo que más luz solar llega a la celda.
Los paneles solares hechas de esta manera se encuentran ahora en producción, y el Sr. Elrod ya le está echando el ojo a las celdas de combustible, supercondensadores (una nueva forma de almacenar electricidad) y aun a los convertidores catalíticos, como candidatos idóneos para la fabricación por coextrusión. Puede que la impresión-coextrusión nunca se convierta en una frase cliché como la impresión láser, pero Xerox seguramente estará contento de que haya vida en su antigua PARC todavía.
The Economist - Ciencia y Tecnología
20 Abril 2013
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