محققانی از ایالات متحده امریکا توانسته‌اند با استفاده از گرافن، کارایی دسته خاصی از ابزارهای ذخیره‌سازی انرژی را ارتقا دهند. این ابزارها می‌توانند جایگزین باتری‌ها در خودروهای الکتریکی شوند.
قرارگرفتن بارها بر روی قفسه‌های گرافنی
محققانی از ایالات متحده امریکا توانسته‌اند با استفاده از گرافن، کارایی دسته خاصی از ابزارهای ذخیره‌سازی انرژی را ارتقا دهند. این ابزارها می‌توانند جایگزین باتری‌ها در خودروهای الکتریکی شوند.
رود روف و همکارانش از دانشگاه تگزاس در اوستین می‌گویند که می‌توان با بهره‌گیری از مساحت سطح بسیار زیاد گرافن، مقادیر بیشتری از بار را در یک ابرخازن(ابزاری که مزایای یک خازن و یک باتری را با همدیگر ادغام می‌کند) ذخیره کرد.
باتری‌ها انرژی شیمیایی را با سرعت پایینی ذخیره و آزاد می‌کنند و به مرور زمان، کارایی خود را از دست می‌دهند؛ اما قادرند مقادیر بسیار زیادی از بار را در خود ذخیره کنند. از سوی دیگر خازن‌های معمولی، بار الکتریکی را با سرعت بسیار زیادی ذخیره و آزاد می‌کنند اما قادر به ذخیره مقادیری زیادی از بار نیستند. ظرفیت ذخیره‌سازی فوق‌خازن‌ها چند هزار برابر بزرگ‌تر از خازن‌های معمولی است؛ اما با وجود این، هنوز برای رقابت با باتری، نیاز به ارتقا دارند. روف می‌گوید:«اگر ما بتوانیم چگالی انرژی یک فوق خازن را به حد یک باتری اسیدی سربی برسانیم یک گام بسیار بزرگ به‌سمت جلو برداشته‌ایم و شاید به‌وسیله گرافن بتوان به این امر تحقق بخشید.»
ابرخازن‌ها به‌وسیله الکترودهای معلقی که مساحت سطح بالایی دارند(همانند کربن بسیار متخلخل) و در یک الکترولیت قرار گرفته‌اند، عمل می‌کنند. هنگامی که این الکترود با یون‌ها یا الکترون‌ها، باردار می‌گردد الکترولیت، قطبیده شده و به‌تبع آن، یون‌های بار مخالف بر روی سطح الکترود می‌نشینند و به این ترتیب، یک بار الکتریکی بسیار چگال در درون الکترود ایجاد می‌کنند.
روف در این باره گفت:«از آنجا که گرافن، مساحت سطح بسیار بالایی دارد؛ اگر از تمام این مساحت برای قطبیده کردن الکترولیت استفاده شود تعداد بارهایی که می‌توان بر روی آن انباشت، بسیار زیاد خواهد بود.» این گروه برای ساخت گرافن از روش شیمیایی‌ای که پیش از این ابداع شده بود، استفاده کردند. آنها اکسید گرافیت را به شکل نوارهای نازکی درآوردند، سپس با حذف اکسید، صفحات گرافن را تولید نمودند. این گروه پس از آن الکترولیتی مانند هیدروکسید پتاسیم را با این صفحات انعطاف‌پذیر ادغام کردند و به این ترتیب، فوق خازنی با ظرفیت ۱۳۵ فاراد به ازای هر گرم ماده مصرفی ساختند(این میزان با ظرفیت فوق خازن‌های خوب کنونی قابل مقایسه است.) بنا به اظهارات روف، پیش‌بینی‌های نظری نشان می‌دهند که قابلیت گرافن برای ذخیره‌سازی بار الکتریکی می‌تواند حدود دو برابر بیشتر از مواد تجاری کنونی باشد.
اخیراً تمایل بسیار زیاد و فزاینده‌ای به استفاده از الکترودهای نانولوله‌ای کربنی در ساخت فوق خازن‌ها ایجاد شده‌است؛ اما روف معتقد است که گرافن می‌تواند بر این مواد فائق آید:«در هنگام استفاده از نانولوله‌ها ممکن است بیشتر مساحت سطحِ بخش درونی نانولوله به الکترولیت دسترسی نداشته باشد.»
مایک بارنز‌ـ که در دانشگاه منچستر به بررسی بر روی فوق خازن‌ها مشغول است ـ تحت تأثیر ابزار گرافنی روف قرار گرفته‌است. وی می‌گوید:«سیستم مورد استفاده آنها، حتی در مراحل اولیه تحقیق، نتایج بسیار خوبی را از خود نشان داده‌است.»
نتایج این پژوهش در نشریه .Nano Lett به چاپ رسیده‌است.
