Hace un tiempo, hubo algunas noticias sobre los supercondensadores basados en grafeno a microescala y estos dispositivos pueden cargarse y descargarse entre cien y mil veces más rápido que las baterías estándar.
Pregunta: ¿Qué propiedades del grafeno le permiten cargar y descargar cientos de veces más rápido que las baterías estándar? ¿Es porque el grafeno proporciona un área de superficie más grande?
Además, la noticia también dijo que se pueden integrar fácilmente en dispositivos eléctricos. Suena demasiado bueno para ser verdad y me gustaría saber si esta tecnología tiene algún inconveniente o limitación. (Tal vez son caras, pero los desarrolladores han encontrado recientemente un método más económico para producirlas usando grabadoras de DVD)
En realidad, hay dos partes separadas en su pregunta:
¿Cuál es la diferencia entre un supercondensador y una batería?
¿Por qué el grafeno produce tan buenos supercondensadores?
Una batería y un supercondensador funcionan de formas muy diferentes. Una batería genera electricidad mediante una reacción química. A medida que avanza la reacción, se genera una corriente y, una vez que se han agotado todos los reactivos, la reacción se detiene y la batería se agota. La corriente que puede generar una batería depende de la velocidad de la reacción y de la resistencia interna de la batería y generalmente es limitada. Sin embargo, es fácil almacenar mucha energía como energía química, por lo que las baterías pueden producir mucha energía antes de que se agoten.
Por el contrario, un condensador almacena electrones directamente. El tipo de capacitor en la computadora que estoy usando para escribir esto es básicamente un capacitor de placas paralelas . Los condensadores como este tienen una resistencia interna prácticamente nula, por lo que la carga puede salir de ellos a velocidades muy altas (es decir, corrientes altas), pero cada condensador puede almacenar solo una pequeña cantidad de carga, por lo que almacenan mucha menos energía que una batería.
Un supercapacitor almacena electrones directamente, como un capacitor de placas paralelas, pero usando un mecanismo diferente que puede almacenar mucha más energía. Los superconductores a base de carbono utilizan una matriz de carbono porosa con un electrolito líquido y almacenan los electrones en una doble capa eléctrica en la superficie del carbono. La cantidad de energía que este tipo de supercondensador puede almacenar es comparable a una batería, por lo que combinan una alta densidad de energía con una resistencia interna muy baja.
Exactamente cómo mejora el grafeno en los supercondensadores existentes, no estoy seguro. ¡Me imagino que los detalles se mantendrán en secreto hasta que se hayan adquirido todas las patentes! De los artículos que he visto en la web, supongo que es una combinación del área de superficie muy alta que se puede lograr usando electrodos de grafeno. Obviamente, cuanto mayor sea el área de contacto carbono/electrolito, mayor será la energía que se puede almacenar en la doble capa. Además, el grafeno es un conductor mucho mejor que el carbono amorfo utilizado en los supercondensadores existentes.
Más tarde:
Si alguien todavía está interesado, acaba de publicarse un artículo sobre el Arxiv que describe los supercondensadores de grafeno. Consulte Supercondensadores basados en grafeno con capacitancia específica mejorada y tiempo de carga rápido a alta densidad de corriente y el resumen en el blog de Arxiv .