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Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en colaboración con grupos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, la Universidad Complutense de Madrid y el Centro de Tecnología de Repsol, han desarrollado el proyecto de investigación e innovación “Sistemas de Almacenamiento de Energía basados en Grafeno para el Vehículo Eléctrico” (SAVE), del programa Inspire Repsol-UPM. El proyecto ha sido coordinado por el profesor Fernando Calle, del Departamento de Ingeniería Electrónica de la ETSI de Telecomunicación y el Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología, de la UPM, y a su éxito han contribuido los miembros de su equipo los doctores Jorge Pedrós y Javier Martínez y el investigador Alberto Boscá. Los resultados del SAVE confirman los beneficios del nuevo material en dos tipos de dispositivos de almacenamiento de energía: las baterías de ion litio y los supercondensadores.

El grafeno es un nanomaterial alótropo del carbono, elemento muy ligero con enlaces atómicos muy fuertes. Su extremada delgadez (uno o muy pocos átomos de espesor) le proporciona una enorme superficie específica, y su configuración electrónica facilita su elevada conductividad. A tales propiedades une su estabilidad mecánica y química frente a cualesquiera electrolitos. Esta combinación única de virtudes que ofrece el grafeno le convierten en el material ideal para fabricar  sistemas de almacenamiento de energía ligeros y de altas prestaciones, que son necesarios para que el vehículo eléctrico se imponga en el mercado. 

El proyecto SAVE ha permitido generar conocimiento científico y tecnológico sobre el que se basan tres patentes internacionales ya solicitadas, y una cuarta en fase de redacción, sobre la fabricación del material, su procesado, y los dispositivos finales. En particular, en SAVE se han fabricado unas nanoplaquetas grafénicas mediante la  combinación de procesos de grafitización, exfoliación y reducción, a partir de coques procedentes del petróleo. Con estas plaquetas se han obtenido cátodos de baterías capaces de almacenar el doble de energía que los convencionales. Por otra parte, se han desarrollado espumas de grafeno en tres dimensiones crecidas por depósito químico de vapor que, una vez funcionalizadas con polímeros mediante una novedosa estructura jerárquica, permiten obtener supercondensadores con una excelente densidad de potencia.

Si bien el vehículo eléctrico es el principal desafío de esta investigación, el grafeno también puede mejorar el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía para electrónica portátil y vestible, los acumuladores domóticos y la recogida y distribución de energía procedente de fuentes renovables.