{"id":132154,"date":"2013-08-23T08:30:37","date_gmt":"2013-08-23T07:30:37","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132154"},"modified":"2013-08-19T09:38:33","modified_gmt":"2013-08-19T08:38:33","slug":"puede-el-grafeno-llegar-a-ser-comercialmente-competitivo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2013\/08\/23\/132154","title":{"rendered":"\u00bfPuede el grafeno llegar a ser comercialmente competitivo?"},"content":{"rendered":"

Las propiedades \u00fanicas del grafeno le convierten en un material prometedor en diversos campos, lo que ha llevado por ejemplo a la Uni\u00f3n europea al inicio de un programa de I+D muy ambicioso.1<\/sup> Sin embargo las l\u00e1minas de grafeno se agregan unas con otras con mucha facilidad debido a las fuertes interacciones <\/em>\u03c0<\/em>–<\/em>\u03c0<\/em> entre capas y a fuerzas tipo van der Waals, lo que impide sacar todo el provecho del material. Para llegar a la implementaci\u00f3n comercial competitiva del grafeno se requiere el desarrollo de m\u00e9todos para su integraci\u00f3n compacta evitando la agregaci\u00f3n, y en vista de algunos recientes progresos ese parece un objetivo plausible.<\/em><\/p>\n

Autor: [Ra\u00fal D\u00edaz \u2013 Instituto IMDEA Energ\u00eda]<\/strong><\/p>\n

El grafeno es una monocapa de carbones sp2<\/sup> ordenados hexagonalmente cuya preparaci\u00f3n recibi\u00f3 recientemente el Premio Nobel de F\u00edsica por sus propiedades \u00fanicas,2<\/sup> como un efecto Hall cu\u00e1ntico inusual, un tipo de efecto t\u00fanel ex\u00f3tico, una alta conductividad el\u00e9ctrica intr\u00ednseca, una excelente conductividad t\u00e9rmica, una alta \u00e1rea superficial espec\u00edfica, una gran transmitancia \u00f3ptica y una alta dureza mec\u00e1nica a la vez que gran flexibilidad, que lo hacen muy interesante tanto para estudios fundamentales como para futuras aplicaciones.<\/p>\n

Entre las posibles aplicaciones del grafeno se encuentran los dispositivos de almacenamiento electroqu\u00edmico de energ\u00eda como bater\u00edas o supercondensadores, cuyo desarrollo es necesario, entre otras razones, para una mayor implementaci\u00f3n de las energ\u00edas renovables, pero para ello necesitan combinar una mayor densidad de energ\u00eda y una alta densidad de potencia. Las l\u00edneas de investigaci\u00f3n m\u00e1s importantes buscan mejorar los materiales de electrodo y los electrolitos, y entre los materiales de electrodo el grafeno es uno de los m\u00e1s prometedores.<\/p>\n

El grafeno ya se ha usado como material de electrodo en supercondensadores y bater\u00edas de i\u00f3n litio, y ha mostrado una alta capacitancia espec\u00edfica, densidad de potencia y de energ\u00eda, y larga ciclabilidad,3<\/sup> lo que le sit\u00faa como un material muy prometedor para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento electroqu\u00edmico de energ\u00eda de prestaciones mejoradas. Sin embargo, para que ello sea realmente posible a escala comercial, es necesario solucionar el problema de la agregaci\u00f3n de las l\u00e1minas de grafeno, que deteriora significativamente sus propiedades potenciales.
\nLa investigaci\u00f3n en este campo es muy activa, y recientemente se ha reportado un m\u00e9todo que permite compactar l\u00e1minas de grafeno evitando su agregaci\u00f3n que ha demostrado su potencialidad en aplicaciones como dispositivos supercondensadores compactos.4<\/sup><\/p>\n

Esta estrategia parte de una suspensi\u00f3n coloidal de grafeno oxidado que se reduce con hidracina y amon\u00edaco, se filtra preservando el l\u00edquido que hay en el interior del grafeno y se introduce en una soluci\u00f3n mezcla de dos l\u00edquidos, uno vol\u00e1til y el otro no vol\u00e1til. Despu\u00e9s de que esta mezcla de l\u00edquidos se intercambie por el l\u00edquido que las l\u00e1minas de grafeno preparadas anteriormente conservan en su interior, se evapora de manera controlada el l\u00edquido vol\u00e1til preservando el no vol\u00e1til, de manera que las l\u00e1minas adyacentes de grafeno se comprimen pero no se llegan a agregar, lo que permite aumentar la densidad de grafeno (esta densidad se controla mediante la relaci\u00f3n de volumen entre el l\u00edquido vol\u00e1til y el no vol\u00e1til) y desarrollar dispositivos compactos de mejores prestaciones que adem\u00e1s pueden ser flexibles (Fig. 1).<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig. 1.<\/strong> Caracterizaci\u00f3n del grafeno compactado: (a) flexibilidad; (b y c) im\u00e1genes SEM transversales.4<\/sup><\/p>\n

Con el m\u00e9todo desarrollado se ha conseguido un supercondensador con una densidad de energ\u00eda volum\u00e9trica cercana a 60 Wh\/L, lo que la sit\u00faa en el rango de valores de las bater\u00edas de plomo \u00e1cido y muy por encima de los valores hasta ahora t\u00edpicos en los supercondensadores (entre 5 y 8 Wh\/L), por lo que la pregunta a responder en este momento es si este m\u00e9todo o alguno similar se puede escalar para su aplicaci\u00f3n industrial. Considerando las ventajas de la no agregaci\u00f3n del grafeno es de esperar que este tipo de investigaci\u00f3n pueda finalmente responder afirmativamente a esta pregunta.<\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

1.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 http:\/\/www.graphene-flagship.eu\/GF\/index.php<\/p>\n

2.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Royal Swedish Academy of Sciences (2010), Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2010<\/em>; http:\/\/www.nobelprize.org\/nobel_prizes\/physics\/laureates\/2010\/advanced-physicsprize2010.pdf<\/p>\n

3.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 H. Zhang, X. Zhang, X. Sun, D. Zhang, H. Lin, C. Wang, H. Wang, and Y. Ma, ChemSusChem<\/em>, 2013, 6, 1084-1090.<\/p>\n

4.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 X. Yang, C. Cheng, Y. Wang, L. Qiu, D. Li, Science, 2013, 341, 534-537.<\/p>\n

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Las propiedades \u00fanicas del grafeno le convierten en un material prometedor en diversos campos, lo que ha llevado por ejemplo a la Uni\u00f3n europea al inicio de un programa de I+D muy ambicioso.1 Sin embargo las l\u00e1minas de grafeno se agregan unas con otras con mucha facilidad debido a las fuertes interacciones \u03c0–\u03c0 entre capas y a fuerzas tipo van der Waals, lo que impide sacar todo el provecho del material. Para llegar a la implementaci\u00f3n comercial competitiva del grafeno se requiere el desarrollo de m\u00e9todos para su integraci\u00f3n compacta evitando la agregaci\u00f3n, y en vista de algunos recientes progresos\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,1784,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132154"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132154"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132154\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132162,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132154\/revisions\/132162"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132154"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132154"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132154"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}