Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Grafeno. 10 años después

En la Universidad de Manchester, en el año 2004, se descubrió el grafeno, una estructura monoatómica dimensional de átomos de carbono reticulados hexagonalmente que le hacen ser el material más delgado existente en el mundo. Por ello, es lógico que la Universidad de Manchester, con su Instituto Nacional del Grafeno, sea un referente mundial en la investigación sobre este interesante material

Grafeno. 10 años después
En la Universidad de Manchester, en el año 2004, se descubrió el grafeno, una estructura monoatómica dimensional de átomos de carbono reticulados hexagonalmente que le hacen ser el material más delgado existente en el mundo. Por ello, es lógico que la Universidad de Manchester, con su Instituto Nacional del Grafeno, sea un referente mundial en la investigación sobre este interesante material.
El servicio de prensa de esta Universidad acaba de hacer pública una información sobre una de las posibles aplicaciones más interesantes del grafeno, la construcción de baterías de alta capacidad de almacenado de energía, más pequeñas y de mayor duración que las actuales y  perfectamente adecuadas para adaptarse a lo que parece será una próxima realidad: la obtención barata de energía renovable (fotovoltaica, eólica, etc.), con la necesidad de tener que ser almacenada y usada en las horas de mayor demanda. Otra de sus aplicaciones más inmediatas sería la de los vehículos eléctricos.  Según el profesor Forsyth una combinación de baterías de grafeno baterías y supercondensadores podría revolucionar la situación de hoy día. Actualmente los coches eléctricos precisan de pesadas baterías (de peso superior a 200 Kg, es decir, como tres pasajeros) lo que es el principal motivo de su limitada autonomía.
 
El grafeno es un potente conductor, extremadamente ligero, químicamente inerte, con una gran superficie y muy flexible. En los pasados años ya se ha comprobado que las baterías de litio con grafeno en sus electrodos tenían una mayor capacidad y vida útil que las baterías estándares.
 
Ahora, el nuevo proyecto universitario de la Universidad de Manchester ‘Almacenamiento electroquímico de energía con materiales activados por grafeno’ está explorando los modos de reducir el tamaño y el peso de las baterías y extender su vida útil mediante la adición de grafeno como material componente.
 
“Pero antes de construir las baterías necesitamos saber cómo interactuará el grafeno con los demás componentes químicos – específicamente los electrólitos,” según el profesor Andrew Forsyth de la Escuela de Electrónica e Ingeniería Eléctrica. A tal fin, su colega, el profesor Robert Dryfe de la Facultad de Química realiza experimentos para analizar las interacciones químicas entre los iones de litio y grafeno. También está explorando la rapidez con la que los electrones se transfieren a través de grafeno y la magnitud de la capacitancia, es decir, la cantidad de energía eléctrica que puede almacenarse en las superficies de grafeno.
 
Los académicos están trabajando con un buen número de socios comerciales, incluyendo Rolls-Royce, Sharp y Morgan Advanced Materials. Estas alianzas comerciales se consideran esenciales para conseguir desarrollar las futuras aplicaciones de grafeno. Así, Graphene@Manchester trabaja actualmente con más de 30 empresas de todo el mundo en proyectos de investigación y aplicaciones.
 
Otro objetivo del proyecto es la fabricación de supercondensadores basados en grafeno, que poseerían una mayor potencia y ciclo de vida de las baterías, pero menor capacidad de almacenamiento de energía. La sinergia entre las baterías y los supercondensadores de grafeno promete constituir una aportación importante para conseguir un buen sistema integrado de almacenaje de energía.
 
Para probar si los prototipos de baterías y supercondensadores de grafeno serán de utilidad práctica, los prototipos se van a someter a las condiciones que existen en el mundo real, por ejemplo, grandes aceleraciones, diferentes perfiles de conducción o condiciones climáticas diversas.
 
Por supuesto, la aplicabilidad no se limita al almacenamiento de energía para su uso en vehículos eléctricos. El sistema nacional energético de Gran Bretaña es también cada vez más dependiente de las energías renovables. Las baterías y supercondensadores de grafeno serán indispensables ya que existen nubes, vientos calmados y horas sin sol.
 
En el campus de la Universidad de Manchester ya se está instalando un sistema de baterías y convertidores a gran escala que se espera sea de gran utilidad para conocer y controlar el flujo de electricidad y para aprender a conciliar las diferencias entre la generación de energía y la demanda local.
 
Más en:
 
www.graphene.manchester.ac.uk