Un nuevo derivado del grafeno potencia la ventaja del almacenamiento de energía de los supercondensadores
El mundo está inmerso en una transición energética. Sin embargo, a medida que se abandonan los combustibles fósiles en pos de las fuentes renovables, se debe hacer frente al desafío del almacenamiento de energía. El supercondensador es una posible solución. Según ScienceDirect, los supercondensadores son «dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica que almacenan y liberan la energía por adsorción y desorción reversible de iones en las interfaces entre los materiales de los electrodos y los electrolitos». Una ventaja de los supercondensadores sobre otras soluciones de almacenamiento de energía, como las baterías, es una vida útil más prolongada. Si bien las baterías pueden resistir entre dos mil y tres mil ciclos de carga y descarga, los supercondesadores pueden resistir más de un millón de cambios rápidos, lo que da lugar a una reducción importante en materiales y en costes. A pesar de su ventaja de carga y descarga, los supercondensadores no pueden competir con las capacidades de almacenamiento de energía muy superiores de las baterías. Sin embargo, esta situación podría cambiar pronto, gracias a un nuevo derivado del grafeno que está siendo desarrollado por el proyecto UP2DCHEM, financiado con fondos europeos. Michal Otyepka, jefe de la división de nanomateriales del Instituto Checo de Investigación y Tecnología Avanzada, que forma parte de la Universidad Palacký de Olomouc, anfitriona del proyecto UP2DCHEM, explica: «Al sustituir el carbón activado por un nuevo derivado del grafeno, hemos podido crear supercondensadores capaces de almacenar una energía comparable a la de una batería normal, pero con una capacidad de carga rápida superior».
Ampliación a gran escala
El grafeno es una delgada capa de carbono puro, muy compactado y enlazado en una red hexagonal en forma de panal. Graphene-info informa: «Se le considera un material asombroso, porque está dotado de una gran cantidad de características increíbles, desde ser el compuesto más delgado conocido al mejor material conductor conocido. También presenta características asombrosas de resistencia y absorción de luz e, incluso, se le considera respetuoso con el medio ambiente y sostenible». Fueron estas características del material las que atrajeron a Otyepka en un primer momento. En un proyecto anterior, Otyepka diseñó nuevos materiales funcionales derivados del grafeno, uno de los cuales mostró resultados muy prometedores en el laboratorio. En el proyecto UP2DCHEM, respaldado por el Consejo Europeo de Investigación, Otyepka aspiraba a ampliar la síntesis del material desde los miligramos a kilos, así como a verificar su utilización en dispositivos de almacenamiento de energía. Otyepka destaca: «En el laboratorio normalmente preparamos y probamos muestras bastante pequeñas, en ocasiones cantidades inferiores a un gramo. Sin embargo, para construir prototipos de dispositivos, los socios comerciales necesitan cantidades varios órdenes de magnitud mayores, de más de medio kilogramo». Aunque la ampliación de pequeñas a grandes cantidades ha demostrado ser más difícil de lo esperado, especialmente porque la síntesis requiere la utilización de un compuesto químico como propelente de un airbag. Otyepka añade: «Al principio fue bastante difícil encontrar una empresa dispuesta a colaborar en un proyecto tan “explosivo”». Al final, el proyecto encontró una empresa que se encargó de la síntesis, lo que permitió a Otyepka confirmar que es posible sintetizar tales cantidades y que el material sigua mostrando las propiedades necesarias en esas condiciones y volúmenes. Este hallazgo no solo permitió a Otyepka optimizar aún más la síntesis, sino que también abrió la puerta a dispositivos supercondensadores y a una futura evolución del proyecto. Otyepka concluye: «Ahora estamos trabajando para transformar estos nuevos materiales en dispositivos que contribuyan a solucionar la demanda cada vez mayor de energía estable, barata y sostenible». En la actualidad, los investigadores colaboran con varias empresas y universidades para crear prototipos de supercondensadores basados en grafeno.
Palabras clave
UP2DCHEM, grafeno, supercondensador, almacenamiento de energía, batería, baterías, carga, energía sostenible
