Esto significa que estos dispositivos son útiles para proporcionar estallidos de gran intensidad de energía para complementar las pilas pero no tanto para aplicaciones que requieren potencia constante durante un largo período, como proveer de electricidad a un ordenador portátil o un motor.
Recientemente, un grupo de investigadores de la Universidad Drexel en Philadelphia ha demostrado que es posible tomar prestadas algunas técnicas de la industria de fabricación de chips para fabricar ultracondensadores de película fina de carbono que almacenan tres veces más energía por volumen que los materiales ultracondensadores convencionales. Aunque este almacenamiento sigue siendo menor que en las baterías, los ultracondensadores de película fina pueden operar sin necesidad de ser reemplazados.
Estas películas de almacenamiento de carga podrían ser fabricadas directamente en chips RFID y en los chips usados en los relojes digitales, donde ocuparían menos espacio que una batería convencional. También podrían ser fabricados en la parte posterior de las células solares, tanto en dispositivos portátiles como en instalaciones para los tejados, para almacenar la energía generada durante el día para ser usada después de la puesta del sol. Estos materiales han sido registrados por la joven empresa Y-Carbon de Pennsylvania.
Un ultracondensador es "una fuente de energía eléctrica de vida casi ilimitada", afirma Yuri Gogotsi, profesor de ciencia e ingeniería de los materiales de la Universidad Drexel en Philadelphia, quien dirigió el desarrollo de los utlracondensadores de película fina. "Vivirá más tiempo que cualquier otro dispositivo electrónico y no necesita ser reemplazado." Mientras que las baterías almacenan y liberan energía en forma de reacciones químicas, lo que hace que se degraden con el tiempo, los ultracondensadores trabajan mediante la transferencia de cargas superficiales. Esto significa que pueden ser cargados y descargados con rapidez y como los materiales de los electrodos no están implicados en reacciones químicas, éstos pueden ser cargados y descargados cientos de miles de veces. Los investigadores han comenzado a desarrollar materiales ultracondensadores de película delgada, pero han tenido dificultades para obtener suficiente energía de almacenamiento total utilizando métodos prácticos de fabricación, afirma Gogotsi.
El grupo de Gogotsi usa un método de alto vacío llamado deposición química de vapor para crear películas finas de carburos metálicos, tales como carburo de titanio en la superficie de una placa de silicio. Las películas son entonces cloradas para eliminar el titanio, dejando una película porosa de carbono. En cada lugar donde había un átomo de titanio, queda atrás un pequeño poro. "La película es como una esponja molecular, donde el tamaño de cada poro es igual al tamaño de un ión", señala Gogotsi. Esta correspondencia significa que cuando se utilizan como material de almacenamiento de carga en un ultracondensador, las películas de carbono pueden acumular una gran cantidad de carga por superficie total. Los investigadores de Drexel completan el dispositivo mediante la adición de electrodos de metal a cada superficie para llevar la corriente dentro y fuera del dispositivo y la adición de un electrolito líquido para transportar las cargas. Éstos encontraron que el rendimiento del dispositivo es óptimo cuando el material de carbono es de unos 50 micrómetros de espesor, aproximadamente el mismo que el grosor de un cabello humano.
Los investigadores de Drexel desarrollaron este material ultracondensador por primera vez hace ya unos años; hoy en la revista Science comunican la primera demostración de películas finas a partir de éste. Los ultracondensadores convencionales están hechos de carbón activado en polvo. Este polvo no se puede usar para hacer películas grandes y delgadas, ya que no se pega a la superficie. Otros grupos han desarrollado ultracondensadores de película fina imprimibles basados en nanotubos de carbono; Gogotsi afirma que sus dispositivos pueden almacenar más carga.
Gogotsi afirma que, en teoría, no hay límite al tamaño de las películas que se podrían hacer usando estos métodos, que son utilizados por la industria solar y la industria de las pantallas para construir paneles de hasta nueve metros cuadrados. Ya que estas películas de carbono son delgadas y se pueden fabricar a temperaturas tan bajas como los 200 ºC, podría ser posible su integración con la electrónica flexible.