Valóban csodaanyag a grafén?

Majdnem elérkeztünk a grafén forradalomhoz. Alumínium ionos akkumulátorokra szakosodott ausztrál tudósok jelenleg a Brisbane-i székhelyű Graphene Manufacturing Csoport bevonásával dolgoznak a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalán, amely átalakíthatja az energiatárolást.

Napelemes rendszer most, akár 50% állami támogatással!
Kalkuláljon itt ingyenesen (x)

Grafén és alumínium-ionos akkumulátorok az ultragyors töltéshez
A Queenslandi Egyetem és a Brisbane-i székhelyű Graphene Manufacturing Csoport (GMG) arra szövetkeztek, hogy olyan gyorsabban töltődő, fenntarthatóbb akkumulátorok prototípusokat fejlesszenek ki, amelyeknek az élettartama háromszorosa a jelenlegi lítium-ionos akkumulátorokénak. A GMG, amely nemrégiben jutott be a kanadai TSX Venture Tőzsdén jegyzett cégek közé, kutatási megállapodást kötött a Queensland-i Egyetem Ausztrál Biomérnöki és Nanotechnológiai Intézetével (Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology, AIBN) hogy akkumulátorokat készítsenek tetszőleges céllal, kezdve az óráktól a hálózati tárolásig, és e között bármely más célból, ideértve a telefonokat, laptopokat és elektromos járműveket.

A Queensland-i Műszaki Egyetem elkészített egy olyan alumínium-ion akkumulátort, amelyet grafén elektródokkal párosítottak, a tervezést Michael Yu professzor, Xiaodan Huang és a doktorandusz hallgató Yueqi Kong végezte, ez egy lehetőséget képvisel a grafén hatékonyabb elektróddá tételére az akkumulátorok feltöltéséhez. A technológiát már szabadalmaztatta és engedélyeztette az UniQuest, amely a Queensland-i Egyetem kereskedelmi társasága.

A kor a grafén csodaanyaga. Ez a tudomány számára ismert legvékonyabb és legerősebb anyag, és ha ez nem lenne elég, kiváló az elektromos vezetőképessége is – a réznél is jobb. Vagy legalább ez lenne a korszak csodaanyaga, ha kevéssé ígérték volna a grafén forradalmat és inkább több eredményt mutattak volna fel. Több mint egy évtizede nyerték el a fizikai Nobel-díjat a Manchesteri Egyetem tudósai egy olyan egyszerű szalagnak köszönhetően, amely áttörésnek bizonyult a grafén közönséges grafitból történő kivonása terén, írta az mnnsz.hu.

A grafén lényegében a jó öreg szénhez hasonló, azonban szerkezete révén képes különlegesen erőteljes kötéseket kialakítani az atomok között. Természetesen bármilyen más, ígéretes és felkapott dologhoz hasonlóan a grafén forradalma a vártnál tovább húzódott, de ez csak azért történt, mert az embereknek nincs túl sok türelmük kivárni az ígéretek teljesítését, különösen, ha az olyan potenciálisan mindenhol előforduló dolog, mint a grafén.

Azonban nem csak a Queensland-i Egyetem és a GMG foglalkoznak a fejlesztéssel. Márciusban a kínai Dalian Műszaki Egyetem és az egyesült államokbeli Nebraskai Egyetem működött együtt egy akkumulátor előállításában, amely tiszta alumínium anódból, grafén katódból és szerves elektrolitból állt. Az akkumulátorokat az „Ultragyors töltés alumínium-ionos akkumulátoroknál: dupla elektromos réteg az aktív anódon” címen a Nature Communications kiadványban mutatták be.

A Melbourne-i Királyi Technológiai Intézet (Royal Melbourne Institute of Technology, RMIT) még 2019-ben mutatott be egy lézernyomtatásos technológiát, amely lehetővé teszi, hogy a grafénből készült szuperkondenzátorokat közvetlenül textilbe ágyazzák, így olyan szövetet hoztak létre, amely energia tárolására képes, napelem cellával építhető egybe és felhasználható intelligens textíliák áramellátására.

Grafén akkumulátorok

„A vizsgálatok azt mutatták, hogy a grafén-alumínium-ion akkumulátorok életciklusának tartama akár háromszorosa is lehet a jelenleg elterjedt lítium-ionos akkumulátorokénak” – ismertette az AIBN igazgatója és professzora, Alan Rowan. „A nagyobb energiasűrűség pedig azt eredményezi, hogy 70-szer gyorsabban töltődnek fel.”

Az AIBN éveken át dolgozott keménye ezen a technológián, és a kutatócsoport most izgatottan tér át a kereskedelmi prototípus kifejlesztésének szakaszára, különösen, mivel az ígéretek hatékonyabb és zöldebb akkumulátorokról szólnak. „Az akkumulátorok több ciklusban tölthetők fel a teljesítmény romlása nélkül, és könnyebben újrahasznosíthatók, ezzel csökken a káros fémek környezetbe kijutásának veszélye” – mondta Rowan.

Az UniQuest vezérigazgatója, Dean Moss annak a meggyőződésnek adott hangot, hogy az alumínium-ionos akkumulátorok grafén elektródokkal „átalakíthatják a tölthető akkumulátorok jelenlegi piacát. A lítium-ionos akkumulátorok ritka földfémek nagy mennyiségű víz felhasználásával járó kivonását igénylik, és a környezetre nézve potenciális veszélyt hordozó vegyi anyagokkal végzik a feldolgozásukat.”

A GMG vezérigazgatója, Craig Nicol egyetért, megjegyezve, hogy az energiatárolási piac számára kiterjedt lehetőségeket rejt a biztonság, a hatékonyság, és a fenntarthatóság szempontjából. Rámutatott az alumínium-ionos akkumulátorok azon lehetőségére, hogy „helyi nyersanyagokat használjanak fel az akkumulátorcellák gyártására, versenyképes költségszint mellett, ez hatalmas lehetőség a GMG számára a lítium-ionos cellák importjának helyettesítésére, és Ausztráliának a beszállítói láncok kockázatainak csökkentésére és a helyi munkahelyek létrehozására. A Queensland-i Egyetem tudósait 390 000 ausztrál dollár (303 600 USD) értékű, három évre elosztott támogatásban részesítették az Ausztrál Kutatási Tanács Linkage Projektjének részeként 2020-ban, hogy kifejlesszék a grafén-alumínum-ionos technológiát.

Ajánlott tartalom

Mennyire befolyásolja a napelemek termelését a tájolás?

Baranyában vagy az Alpokalján éri meg jobban napelemes rendszert telepíteni? Mindkét helyen? Milyen tájolást válasszak?