Recientemente, una empresa llamada EnerG2 comenzó a construir una fábrica en Oregon para producir materiales que podrían mejorar los ultracondensadores de las baterías y otros dispositivos de almacenamiento de energía. La fábrica está siendo financiada con 21,3 millones de dólares del Departamento de Energía de EE.UU. como parte de un programa de 2400 millones de dólares para becas autorizados por la Ley de Recuperación de 2009. La subvención estaba destinada a acelerar la producción y el despliegue de vehículos eléctricos en los Estados Unidos, pero no está claro que los fabricantes de baterías o los de automóviles encuentren algún uso para el material en los próximos años.

La empresa con sede en Seattle afirma que su material--una forma de carbono activado utilizado para electrodos--puede mejorar el rendimiento de los ultracondensadores. Estos dispositivos almacenan una fracción de la energía de las baterías, pero pueden ofrecer grandes ráfagas de potencia y pueden durar muchos más ciclos de carga y descarga. Los ultracondensadores se están utilizando actualmente en aplicaciones tales como autobuses híbridos y turbinas de viento (para ajustar la velocidad de las palas). EnerG2 señala que su material también podría ser utilizado en baterías avanzadas y sugiere que la tecnología podría ser la clave para "convertir la gasolina en obsoleta."

La tecnología de la empresa se basa en una nueva forma de fabricar los materiales de carbono activado utilizados en los electrodos de ultracondensadores. En la actualidad, los ultracondensadores comerciales se obtienen de fuentes orgánicas--una fuente común es la cáscara de coco. Sin embargo, la materia orgánica original puede contener impurezas que limiten el voltaje del ultracondensador. Los materiales de EnerG2 son sintéticos, fabricados mediante un proceso que permite a la empresa variar las características del ultracondensador.

Por ejemplo, cambiar el tamaño y la forma de los nanoporos del material puede aumentar la superficie, lo que puede aumentar la capacidad de almacenamiento de energía. La empresa también puede manipular el grado de libertad con el que la carga eléctrica fluye a través del material, lo que le permite ofrecer diferentes ráfagas de potencia. Además, el hecho de que el material contiene menos impurezas podría permitir a los fabricantes de ultracondensadores rediseñar sus dispositivos de almacenamiento de energía para que funcionaran con voltajes más altos, lo que podría aumentar la capacidad de energía en un 20 por ciento. Finalmente, el material podría reducir el coste por vatio-hora a la mitad para algunos ultracondensadores. "No se trata de una de estas nanotecnologías que son demasiado caras para ser comercializables," afirma Rick Luebbe, director general de EnerG2.

Sin embargo, algunos fabricantes de ultracondensadores no están convencidos. Maxwell Technologies, uno de estos fabricantes, ha aceptado poner a prueba los nuevos materiales, indica Michael Sund, vicepresidente de comunicación y relación con los inversores de la empresa con sede en San Diego. No obstante, él destaca que "todos los materiales sintéticos que hemos probado son significativamente más caros que el carbono activado obtenido a partir de fuentes orgánicas", así que éste sigue siendo "el mejor material disponible para nosotros en términos de cantidad disponible, rendimiento demostrado y coste. » Cuando las empresas consideran el uso de ultracondensadores para nuevas aplicaciones, su mayor preocupación es el coste, "así que no hay ninguna posibilidad de que paguemos más por el carbono para obtener una mejora marginal del rendimiento", concluye él.

La técnica de EnerG2 para la fabricación de carbono activado puede resultar más útil para superar algunos desafíos clave a los que se enfrentan algunos diseños propuestos de baterías avanzadas. Las baterías de litio-aire y las de litio-azufre podrían almacenar más del doble de energía que las baterías actuales, aunque eso es aún mucho menos que la cantidad de energía almacenada los combustibles como la gasolina. Llevar estas baterías a la práctica ha sido un reto. Muchas baterías de prueba dejan de recargarse después de unos pocos ciclos o no se acercan a su capacidad teórica de almacenamiento de energía debido a problemas de conductividad o con reacciones químicas indeseadas. Poder controlar con precisión la estructura de los poros de un electrodo de carbono podría ayudar a solucionar muchos de estos problemas.

Por ejemplo, unos investigadores han demostrado recientemente que los electrodos de carbono bien ordenados--constituidos por filas regulares de nanoestructuras de carbono--permiten un almacenamiento de energía relativamente alto en los electrodos de las baterías de litio-azufre al mejorar la conductividad y promover las reacciones químicas deseadas dentro de los espacios confinados por el material. Las técnicas para la fabricación de estos electrodos, sin embargo, serían costosas. Los métodos de EnerG2 podrían proporcionar una manera más barata de obtener este tipo de estructuras de carbono ordenadas.

Sin embargo, estas tecnologías de baterías todavía se enfrentan a otros problemas, y podrían no estar listas para la producción comercial hasta dentro de muchos años, si es que alguna vez lo están. "Debe haber una docena de retos importantes", destaca Stanley Whittingham, profesor de química y de ciencia e ingeniería de los materiales de la Universidad Estatal de Nueva York, en Binghamton. Es posible que los nuevos materiales de carbono activado resuelvan algunos problemas, comenta él, pero entonces aún queda "pasar al próximo problema."