Supercondensadores más eficientes
Un nuevo material híbrido de grafeno y nanotubos podría revolucionar la tecnología actual para el almacenamiento de energía.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Rice (Estados Unidos) dirigido por James Tour ha conseguido unir nanotubos de carbono de longitud de hasta 120 micrómetros con láminas de grafeno. Desde un punto de vista técnico, este invento desempeña un papel fundamental, ya que permite disponer de una superficie útil considerable para el almacenamiento de energía en los supercondensadores, considerados hoy en día los sustitutos de las baterías al uso.
Los resultados del trabajo, publicados en la revista Nature Communications, han permitido obtener un nuevo material constituido por una estructura muy estable. En dicha unión, los átomos de carbono comunes a la hoja de grafeno y a los nanotubos comparten electrones gracias a enlaces covalentes, por lo que los nanotubos no tan solo se apoyan en la estructura de grafeno, sino que se convierten en una componente importante de ella.
En la naturaleza no existe un material conductor como el carbono, que pueda ser manejado hasta obtener estructuras tan delgadas como la del grafeno y a la vez robustas como ciertos tipos de nanotubos. La combinación entre estas estructuras presenta así un gran potencial para construir componentes electrónicos como los supercondensadores, que pueden contener una gran cantidad de energía en un espacio reducido.
En varias ocasiones los científicos han tratado de unir los nanotubos a electrodos metálicos pero la presencia de una pequeña barrera electrónica justo en la zona de interacción entre ambas estructuras no ha permitido obtener resultados concluyentes. Por otra parte, el contacto eléctrico entre los nanotubos y el electrodo de grafeno es de tipo óhmico, por lo que el nuevo material brinda a los electrones la posibilidad de establecer enlaces covalentes. Así pues, los investigadores estadounidenses han conseguido una superficie de más de 2.000 metros cuadrados por gramo de material, «un número enorme» en palabras de Tour.
Imágenes de una, dos y tres dimensiones del material híbrido obtenidas al microscopio electrónico han mostrado que los nanotubos quedan firmemente fijados en el grafeno. Además, las pruebas han puesto de manifiesto la ausencia de resistencia a la corriente eléctrica generada externamente y que fluye a través del material. «Su rendimiento es el mejor nunca registrado por un supercondensador de carbono. Es algo realmente sorprendente y todo se debe a esa interacción única entre estas estructuras», apuntó Tour.
Una innovación
en la tecnología que demuestra que el conocimiento y la experimentación pueden
generar cosas positivas. La generación de una estructura a base de carbono fusionada
con nanotubos que puede contener un área superficial de 2000 m2 por cada
gramo de material que aumenta la capacidad de almacenamiento de energía. Pienso
por ejemplo en las batería de celulares que sería más pequeñas y tendrían un
tiempo de carga mucho mayor.
Así
pues, es de admirar el empuje de aquellos que se apasionan por la investigación
y cuyos resultados promueven el desarrollo del mundo.
