Profesor Jie Tang, Líder de Grupo del Grupo de Investigación de Nanomateriales 1D de la Unidad de Procesamiento de Materiales, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, y el Sr. Qian Cheng, estudiante de doctorado e investigador junior del NIMS en el mismo grupo, han logrado aumentar drásticamente la densidad de energía de los supercondensadores, que se utilizan para almacenar energía eléctrica.
Profesor Jie Tang, Líder de Grupo del Grupo de Investigación de Nanomateriales 1D de la Unidad de Procesamiento de Materiales, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, y el Sr. Qian Cheng, estudiante de doctorado e investigador junior del NIMS en el mismo grupo, han logrado aumentar drásticamente la densidad de energía de los supercondensadores, que se utilizan para almacenar energía eléctrica. Esto se logró mediante el desarrollo de un nuevo electrodo en el que se apilan nanohojas de grafeno en una estructura en capas con nanotubos de carbono intercalados entre las capas de grafeno.
Varias baterías nuevas, como baterías de hidruro metálico de níquel, actualmente se están desarrollando con el objetivo de lograr una mayor eficiencia y un mayor almacenamiento de energía para los suministros de energía eléctrica. En comparación con las baterías, los condensadores tienen una mayor densidad de potencia de salida para permitir una carga rápida, excelente durabilidad para permitir operaciones en temperaturas extremas tanto más altas como más bajas, mejor ciclicidad para recargar repetidamente durante un largo período, y también son más seguros. Sin embargo, Ha sido un gran desafío técnico lograr una alta densidad de energía debido a la capacidad específica relativamente baja de los dispositivos capacitores convencionales.
Para lograr un aumento revolucionario en la densidad de almacenamiento de energía, La profesora Tang y su equipo, en colaboración con el profesor Lu-Chang Qin de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill en los Estados Unidos, han diseñado y desarrollado una estructura compuesta a base de grafeno, en el que se utiliza grafeno como material base de los electrodos del condensador y se insertan nanotubos de carbono (CNT) entre las láminas de grafeno. En esta estructura, el grafeno ofrece una superficie específica mucho mayor (2630 m 2 / g) que los materiales convencionales y los CNT funcionan como espaciadores y conducen caminos para permitir la adsorción de una mayor cantidad de iones de electrolito en la superficie del grafeno. Con este compuesto de grafeno-CNT como electrodos de condensador, El profesor Tang ha obtenido una alta densidad de energía de 62,8 Wh / kg y una densidad de potencia de salida de 58,5 kW / kg utilizando electrolito orgánico. Al usar un líquido iónico como electrolito, han alcanzado una densidad de energía de 155,6 Wh / kg, que es comparable a la de las baterías de hidruro metálico de níquel.
Entre las muchas aplicaciones industriales de los condensadores, los nuevos condensadores desarrollados en esta investigación ofrecen promesas como fuentes de energía para vehículos eléctricos e híbridos, que requieren alta densidad energética. Dado que los procesos de producción actuales también son económicos y pueden ampliarse, se depositan grandes expectativas en las aplicaciones prácticas.
