A principios de septiembre, un revendedor de Amazon chino se puso en contacto con nosotros para ofrecernos probar dos productos bastante desagradables y más bien qué carajo: una máscara para dormir térmica y una almohada de viaje inflable, también calentada, en… grafeno. Divertidos por esta extraña solicitud, decidimos profundizar un poco más en el tema y hacer un recorrido por las aplicaciones "largamente esperadas" en torno al grafeno, particularmente en el campo energético. ¡Pequeño punto tecnológico!
El grafeno es un material bidimensional, es decir, formado por una sola capa de átomo. Al apilar estas capas se obtiene grafito, una de las formas naturales del carbono. Sintetizado en 2004 en la Universidad de Manchester (ganó a sus "descubridores" el Premio Nobel de Física en 2010), durante mucho tiempo se ha considerado una anomalía física, ya que se supone que un material 2D es inestable.
El grafeno tiene propiedades extraordinarias:
- Equipado con el mismo principio de construcción que el carbono, una de cuyas formas naturales es el diamante, es extremadamente resistente . Usando grafeno, los investigadores del MIT han logrado crear un ensamblaje 3D diez veces más fuerte que el acero, pero tan ligero como el plástico.
- Compuesto por una sola capa de átomo, también es extremadamente ligero . Esta propiedad ofrece perspectivas interesantes en particular en el campo de la aeronáutica, donde el peso de los componentes a bordo tiene un impacto directo en el consumo de energía.
- Es un excelente conductor térmico , con una velocidad de transmisión 30 veces mayor que el silicio, el material más utilizado hasta ahora en la industria electrónica.
- Es perfectamente impermeable y permite contemplar nuevos usos combinados con sus propiedades conductoras en ambientes húmedos.
- Es deformable y transparente , y probablemente podría dar lugar a una nueva generación de pantallas flexibles -aunque las primeras versiones de pantallas flexibles comercializadas todavía utilizan plástico- y nuevas generaciones de pantallas transparentes, utilizables especialmente en el campo. automotor
En 2018, la Comisión Europea lanzó el mayor programa de investigación jamás realizado a escala europea, inyectando un presupuesto de mil millones de euros durante los próximos 10 años. Objetivo: crear un valle de grafeno que apoye el desarrollo de usos industriales del grafeno, lo que resultará en una ganancia económica significativa.
Aplicaciones en el sector energético
Existen muchas aplicaciones del grafeno en el campo energético, aprovechando las propiedades conductoras del material.Enfriamiento
En un sector que nos toca a diario, mencionamos el anuncio del fabricante Huawei que presentó el primer teléfono móvil equipado con un sistema de refrigeración a base de grafeno que permite conducir el calor en una cámara de evaporación con la mayor eficiencia y, por lo tanto, menos estrés en los componentes para mejorar su vida útil.
Huawei mate 20 xBaterías
La start-up Earthdas trabaja con baterías de litio cuyos ánodos contienen grafeno y permiten acelerar la velocidad de las cargas en enormes proporciones. Estamos hablando de una recarga 12 veces más rápida en comparación con una batería de iones de litio convencional y una carga completa en pocos minutos para un teléfono.También se cree que incorporar grafeno a las baterías de iones de litio, en sustitución del silicio, prolonga la vida útil de la batería gracias a la capacidad del grafeno para resistir las variaciones de temperatura. En el caso de aplicaciones vinculadas a baterías de iones de litio, el grafeno refuerza esencialmente las capacidades de una batería tradicional para aumentar su rendimiento y longevidad.
También puedes encontrar un modelo de baterías externas de grafeno en Elecjet, que ofrece un modelo de 6000 mAh con un tiempo de carga de 20 minutos.
Condensadores
Los ultracondensadores (o "supercondensadores") también se están investigando para mejorar su vida útil y reducir drásticamente sus tiempos de carga. A diferencia de las baterías convencionales que producen energía a través de una reacción química, los supercondensadores almacenan energía en forma de campo electrostático. Un supercondensador clásico se carga (y descarga) mucho más rápido que una batería, pero por otro lado almacena mucha menos energía.TECNOLOGÍAS NAWAT
El uso de grafeno podría hacer posible combinar la velocidad de carga de los supercondominios con una capacidad de almacenamiento mucho mayor. La empresa francesa Nawa Technologies trabaja así en supercondensadores formados por nanotubos de carbono, láminas de grafeno enrolladas, que finalmente proporcionarán energía más limpia (sin componentes químicos) y más sostenible, especialmente en el campo del transporte. La compañía ya está probando autos de carreras eléctricos del campeonato de Fórmula E para probar estos productos en condiciones extremas.
En 2017, Lamborghini presentó su proyecto de superdeportivo eléctrico realizado en colaboración con el MIT, Terzo Millennio, del cual el grafeno es uno de los componentes clave. Denis Brogniart explica brevemente la destreza de Lamborghini en este video para Automoto:
Entonces, ¿estará el grafeno en nuestros bolsillos en 2019?
El grafeno es un material revolucionario cuyas propiedades podrían ayudar a abordar los desafíos energéticos futuros. Después de solo 15 años de investigación, están surgiendo tendencias concretas que revelan el potencial del material. El principal desafío sigue siendo la producción a escala industrial, que sigue siendo cara y lenta. Por lo tanto, todavía tenemos un poco de tiempo antes de que los objetos que usamos todos los días exploten masivamente este material.A principios de 2018, los investigadores del MIT desarrollaron un proceso de producción industrial de láminas de grafeno, dedicado a la incorporación en membranas ultrafinas. Sin embargo, este proceso no está dirigido a aplicaciones en el campo energético, pero demuestra que las soluciones no están lejos para permitir que el grafeno llegue a la etapa industrial.
La investigación europea en el marco del Graphene Flagship va en esta dirección y explorará nuevas vías durante la próxima década.
