Supercondensador revolucionario iguala la energía de la batería y ofrece potencia superior

Universidad de Monash, Melbourne, Australia

Los ingenieros han diseñado un supercondensador que ofrece alta densidad de energía y alta densidad de potencia en un solo paquete. (Imagen:Los investigadores)

En un estudio publicado en Nature Communications , el equipo revela un nuevo tipo de material a base de carbono que permite a los supercondensadores almacenar tanta energía como las baterías de plomo-ácido tradicionales, al mismo tiempo que entregan energía mucho más rápido de lo que pueden administrar las baterías convencionales.

Los supercondensadores son una clase emergente de dispositivos de almacenamiento de energía que almacenan carga electrostáticamente, en lugar de mediante reacciones químicas como las baterías. Hasta ahora, una barrera importante ha sido que sólo una pequeña fracción de la superficie del material de carbono, esencial para almacenar energía, era accesible para su uso.

El profesor Mainak Majumder, director del Centro de investigación ARC para fabricación avanzada con materiales 2D (AM2D), con sede en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de Monash, fue miembro del equipo de investigación.

"Nuestro equipo ha demostrado cómo desbloquear mucho más de esa superficie simplemente cambiando la forma en que se trata térmicamente el material", dijo el profesor Majumder. "Este descubrimiento podría permitirnos construir supercondensadores de carga rápida que almacenen suficiente energía para reemplazar las baterías en muchas aplicaciones y entregarla mucho más rápidamente".

El secreto reside en una nueva arquitectura material desarrollada por el equipo, llamada óxido de grafeno reducido multiescala (M-rGO), que se sintetiza a partir de grafito natural.

Utilizando un rápido proceso de recocido térmico, los investigadores crearon una estructura de grafeno altamente curvada con vías precisas para que los iones se muevan de manera rápida y eficiente. El resultado es un material que ofrece alta densidad de energía y alta densidad de potencia, una combinación que rara vez se logra en un solo dispositivo.

Petar Jovanović, investigador del ARC AM2D Hub y coautor del estudio, dijo que cuando se ensamblaban en dispositivos de celdas de bolsa, los supercondensadores Monash entregaban densidades de energía volumétrica de hasta 99,5 Wh/L (en electrolitos líquidos iónicos); densidades de potencia de hasta 69,2 kW/L; y capacidades de carga rápida con excelente estabilidad del ciclo.

"Estas métricas de rendimiento se encuentran entre las mejores jamás registradas para supercondensadores basados en carbono y, lo que es más importante, el proceso es escalable y compatible con las materias primas australianas", afirmó Jovanović.

Phillip Aitchison, director de tecnología de Ionic Industries, empresa derivada de la Universidad de Monash, y coautor del estudio, dijo que la tecnología ahora se está comercializando. "Ionic Industries se creó para comercializar innovaciones como estas y ahora estamos fabricando cantidades comerciales de estos materiales de grafeno", dijo Aitchison. "Estamos trabajando con socios de almacenamiento de energía para llevar este avance a aplicaciones lideradas por el mercado, donde tanto la alta energía como el suministro rápido de energía son esenciales".

Para obtener más información, comuníquese con Petar Jovanovic en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo..