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13 noviembre 2013

Las superbaterías de grafeno podrían estar listas para equipar a los vehículos eléctricos, en muy breve espacio de tiempo.

Según unos  ingenieros coreanos que están trabajando para hacer comercialmente viable esta tecnología, el grafeno ya está perfectamente preparadao para ser correctamente implementado en las baterías de los vehículos eléctricos.

Una de las grandes ventajas del material de moda es por ejemplo, la recarga de energía con el frenado, ya que las baterías actuales tardan tanto en cargarse que casi pierden por completo esta posibilidad. Pero ahora con los supercondensadores de grafeno que pueden almacenar la misma carga, pero en unos tiempos que rondan los 16 segundos.

Los vehículos eléctricos están llegando, estemos nosotros listos o no. Y una de las tecnologías que está haciendo la entrada en estas motorizaciones eléctricas, mas amble, es la actual batería de Litio-ion que está dando unos rangos razonables dentro de la utilización urbana. Sin embargo en carretera abierta, la cosa es distinta.....


Por supuesto, los fabricantes están siempre buscando maneras de mejorar la eficiencia energética, y por lo tanto la validez de estos vehículos. Una manera de hacerlo es recuperar y reutilizar la energía que normalmente se pierde con los sistemas de frenada regenerativa.
Es un problema hacer esto con las baterías convencionales actuales. Los tiempos de frenado se cifran en franjas de tiempo medidas en segundos, lo que es demasiado poco tiempo para las baterías actuales, que generalmente toman muchas horas en cargarse. Así que los fabricantes de automóviles tienen que encontrar otras maneras de almacenar esta energía.

Uno de los más prometedores es el uso de supercondensadores, ya que pueden cargar rápidamente y luego descargar la energía igual de rápido, o mas lentamente , de manera controlada. De hecho, muchos fabricantes de automóviles están experimentando con esta tecnología actualmente.

Pero los supercondensadores, por el momento aún no están listos para ser comercialmente viables. Eso es porque, a pesar de sus cualidades en la carga y descarga rápida, no almacenan mucha energía.
Lo que es más, tienden a desgastarse con el uso repetido, a medida que los materiales de su interior se descomponen con el flujo constante de carga, dentro y fuera de su estructura. Eso es de una desventaja significativa en un dispositivo que tendría que ser utilizado muchos millones de veces.


La solución

Santhakumar Kannappan, del Instituto Gwangju de Ciencia y Tecnología de Corea, y otros doctores que investigan en la misma linea, dicen que tienen una solución. Estos investigadores han construido supercondensadores de alto rendimiento con grafeno, que almacenan casi tanta energía como una batería de litio-ion, se pueden cargar y descargar en segundos, y lo que es mejor con una vida de decenas de miles de ciclos de carga/descarga.

La forma en la que han perfeccionado la aplicación del material de moda en las baterías, consiste en la fabricación de una forma altamente porosa de grafeno que tiene una gran área de superficie interna. Lo crean mediante la reducción de las partículas de óxido de grafeno con hidrazina, en agua agitada con ultrasonido.
El polvo de grafeno se empaqueta en una célula en forma de moneda, y se seca a 140 grados C y a una presión de 300/kg/cm durante cinco horas.

El electrodo de grafeno resultante es altamente poroso. Un solo gramo de este material tiene una superficie más grande que una cancha de baloncesto. Esto es importante porque permite que el electrodo para acomodar mucho más electrolito (un líquido iónico llamado EBIMF 1 M). Y en última instancia, determina la cantidad de carga del supercapacitor puede contener.

Kannappan y su equipo han medido el rendimiento de su supercapacitor y están claramente impresionados con los resultados. Dicen que tiene una capacitancia específica de más de 150 Farrads por gramo, puede almacenar energía a una densidad de más de 64 vatios hora por kilogramo a una densidad de corriente de 5 amperios por gramo.
Esto es casi comparable con las baterías de iones de litio que tienen una densidad de energía de entre 100 y 200 vatios-hora por kilogramo.

Estos supercondensadores tienen otras ventajas también. Kannappan dice que pueden cargarse por completo en tan sólo 16 segundos y que en ciclos de recarga/descarga hasta diez mil veces, no han detectado una reducción significativa de la capacidad. "Estos son valores más altos, conseguidos jamas por un sistema de almacenamiento eléctrico".

Un impresionante conjunto de cifras de rendimiento, que bien pueden significar la aplicación inmediata de esta tecnología en los vehículos eléctricos.
Si están en lo cierto, pronto podremos ver a los vehículos eléctricos superar en prestaciones y economía a los tradicionales.

Fuente: MIT

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