NeoFronteras

Gracias al uso de nanotubos de carbono y papel corriente se pueden conseguir supercondensadores baratos y eficientes.

Microfotografía del papel tratado con nanotubos de carbono. Foto: L. Hu et al., PNAS Early Edition.

Todo aquel que haya tenido un ordenador portátil o un teléfono celular durante un tiempo sospecha que la utilización de baterías de litio en automóviles eléctricos quizás no sea una buena idea.
Toda batería se basa en la transformación de unos productos químicos en otros y, tarde o temprano, termina degradándose. Además, no podemos disfrutar de coches eléctricos en la actualidad porque el alto costo de estas baterías hace que su precio sea desorbitado.
Por esta razón toda noticia acerca de nueva baterías o, mejor aún, supercondensadores son bien recibidas, sobre todo si se anuncia un precio bajo.
Un supercondensador no almacena la energía eléctrica con reacciones químicas, sino que la almacena “en vivo” con campos eléctricos. Es simplemente un condensador que almacena mucha carga. Lo malo es que hasta ahora su capacidad es inferior a la que se necesitaría en automoción. Pero por otro lado, la principal ventaja de un supercondensador frente a una batería es que el primero no se degrada mucho con el tiempo, manteniendo la misma capacidad de carga a lo largo de más años. Además puede cargar y descargar corriente muy rápidamente.
Recientemente, investigadores de la Universidad de Stanford dirigidos por Yi Cui han conseguido aplicar Nanotecnología a la confección de un supercondensador ultraligero flexible hecho con humilde papel de fotocopiadora. Para ello basta con recubrir el papel con una tinta especial hecha de nanotubos de carbono. El añadido de los nanotubos hace que el papel esté cubierto por un “fibrado” de pelillos nanométricos (los nanotubos). Esto hace al papel altamente conductor, permitiendo a los electrones moverse muy fácilmente. Además consigue aumentar su superficie gracias a las nanoestructuras que contiene. La capacidad de un condensador cualquiera depende del área de las placas (aunque éstas estén enrolladas).
Los investigadores estiman que un supercondensador de este tipo aguantaría unos 40.000 ciclos de carga, o lo que es lo mismo, un orden de magnitud más que las baterías de litio. Estas hojas tratadas tiene una resistencia eléctrica de sólo 1 Ω con un recubrimiento de sólo 500 nm de grosor y una capacidad de 200 faradios por gramo. En términos de energía almacena 7,5 vatios·hora por kilogramo, aún por debajo de los 30 Wh/kg de las baterías de plomo, pero como el coste de los nanotubos está bajando, el papel es barato y el dispositivo comercial duraría mucho, al final sería un sistema más barato.
Robert Linhardt, de Rensselaer Polytechnic Institute en Troy (Nueva York) exploró hace ya dos años las posibilidades de la celulosa para este menester. Aunque tuvo buenos resultados, el producto perdía sus características al doblarse. Si las láminas de partida no se pueden doblar o enrollarse, entonces no se puede tener un tamaño contenido para un condensador hecho con ellas.
Cui investigó las posibilidades del uso del plástico para el desarrollo de este tipo de dispositivo, pero la tinta se adhería mal al plástico debido a su suavidad y tuvo los mismos problemas que Linhardt. Sin embargo, al final resultó que el papel proporcionaba mayor durabilidad porque la tinta se adhiere mejor a la estructura porosa del papel corriente. El nuevo producto se puede doblar o incluso sumergir en disoluciones ácidas o básicas sin que el rendimiento baje.
Este supercondensador de papel estaría especialmente indicado para autos híbridos o eléctricos, beneficiándose de la velocidad de carga-descarga y de la buena relación superficie/volumen. Otro uso sería como almacenamiento de corriente durante las horas valle de consumo eléctrico y el uso posterior de esta energía almacenada durante los picos. También podría emplearse como simple electrodo para muchas aplicaciones.
Se espera comercializar este producto en un corto periodo de tiempo.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Vídeo.
Noticia en Physics World.
Artículo original en PNAS.