NeoFronteras

Varios grupos trabajan en el estudio de supercondensadores basados en carbono que sustituyan a las baterías tradicionales.

Foto de microscopía electrónica de una capa de nanotubos de carbono entrelazados al azar. Foto: Synthetic Metals.

Tener un automóvil eléctrico puede ser una buena cosa para el medio ambiente ya que son más eficientes que los basados en motores de explosión interna. Además, si encima la electricidad viene de una fuente renovable como la solar o incluso de la energía nuclear entonces podemos reducir nuestra huella en el efecto invernadero y disminuir el calentamiento global.
Varias empresas automovilísticas persiguen vender esta idea. Algunas, como Tesla Motors con su carísimo deportivo, ya lo han conseguido y otras como Toyota, Chevrolet o Chrysler trabajan para sacar sus plug in al mercado. Pero una cosa son las promesas y otra la realidad. Poner en el mercado un coche eléctrico asequible choca con la imposibilidad de montar baterías baratas.
Gracias al uso de dispositivos móviles como teléfonos celulares u ordenadores portátiles se han desarrollado buenas baterías de litio que además no contaminan, pero son muy caras. Si se desea además una gran autonomía se necesitan muchas baterías y se añade tanto peso al automóvil que se pierde rendimiento. Encima, al cabo de unos pocos miles de ciclos de carga-descarga las baterías pierden capacidad de acumulación y tienen que ser sustituidas por unas nuevas. La cara que se le puede quedar al comprador del auto eléctrico cuando al cabo de unos pocos años tenga que desembolsar un montón de dinero en baterías de sustitución para su coche puede que no sea muy buena.
Para solucionar el problema se piensa, además de en otras muchas otras cosas, en el uso de supercondensadores que almacenen la electricidad «en vivo» en lugar de químicamente. Un supercondensador sería un componente electrónico capaz de almacenar gran carga eléctrica por largos periodos de tiempo y, a la vez, devolverla de una manera suave y constante (en lugar súbitamente como los condensadores habituales). Este dispositivo se podrían cargar muy rápidamente, tener un número virtualmente indefinido de ciclos de carga-descarga y ser, además, operativo bajo una mayor gama de temperaturas.
Un condensador no es más que dos electrodos planos separados por una capa aislante (a veces se utiliza un electrolito en disolución). Cuanta más superficie tenga el condensador más carga se acumula. Por eso, si de alguna manera podemos arrugar mucho esa superficie o hacerla muy extensa al apilar capas aumentaremos mucho la carga acumulada.
Se puede usar un conjunto de condensadores normales como si fuera un supercondensador, pero sería demasiado pesado y caro. Para poder hacer que un condensador sea una mejor opción que las baterías químicas normales hay que mejorarlos mucho. Últimamente se han producido ciertos avances en este sentido y dos grupos distintos han publicado sus resultados al respecto recientemente.
Jiyoung Oh y Mikhail Kozlov de UT Dallas han conseguido demostrar que los nanotubos de carbono podrían ser la clave para fabricar estos supercondensadores. El producto final fabricado con su material sería ligero y fiable. Este grupo de investigadores usa un «papel» compuesto por una capa de nanotubos embebidos en un polímero (polipyrrole). Este material compuesto haría las veces de electrodo del condensador y es una aproximación al supercondensador distinta, y probablemente más práctica, que el uso de papel fabricado en un 100% de nanotubos de carbono. La idea es plegar o enrollar este tipo de «papeles» hasta conseguir el supercondensador. Los nanotubos harían además las veces de «las arrugas» a escala nanométrica para así aumentar la superficie.
Investigadores de University of Texas en Austin están utilizando otra aproximación hacia el supercondensador. Según éstos se podría utilizar grafeno como electrodo. El grafeno consiste en una monocapa de grafito en la que los átomos de carbono forman una malla hexagonal. El uso de este material doblaría la capacidad de los condensadores comerciales según Rod Ruoff, uno de los científicos implicados.
Estos investigadores han modificado el grafeno y usado diferentes tipos de electrolitos para hacer los ensayos, llegando a la conclusión de que se puede doblar la capacidad con este material. La ventaja en este caso reside en que este material tiene el grosor de un átomo, y se podrían apilar o enrollar muchas de estas capas.
Aunque sólo sirvieran para sustituir a las baterías corrientes que necesitan los motores tradicionales de explosión interna los supercondensadores ya represetarían un adelanto importante. Estos dispositivos también podrían ser importantes a la hora de usar energía solar para las viviendas cuando el sol ya se ha puesto. Los dispositivos electrónicos móviles podrían a su vez beneficiarse de esta tecnología.
Pero, en todo caso, da la impresión de que se necesitará mucho tiempo hasta que el producto comercial esté en la calle. De momento sólo se trata de investigaciones preliminares y casi de ciencia básica.

Fuentes y referencias:
University of Texas at Dallas.
University of Texas at Austin.
Synthetic Metals, 158 (2008) 638.