24.11.2016 06:20 | Veda
Odporúčame

Superrýchle nabíjanie telefónu za sekundy. A výdrž vyše týždňa

Zdroj: University of Central Florida

Inovatívna metóda výroby superkondenzátorov sľubuje skutočne pozoruhodné veci.

Šesťčlenný americko-juhokórejský vedecký tím vyvinul nový proces tvorby pružných superkondenzátorov. Ukladajú viac energie a možno ich znovu nabiť vyše 30-tisíckrát bez zhoršenia funkcie. Môžu zrevolucionizovať celý rad moderných technológií, od mobilných telefónov po elektrické automobily.

Výskumníci vedení Nitinom Choudharyom zo Strediska pre nanotechnológie pri Stredofloridskej univerzite v Orlande (USA) tieto prevratné výsledky uverejnili v časopise ACS Nano. Referoval o nich aj web Stredofloridskej univerzity.

fotogaléria
Tenký a pružný superkondenzátor ponúka vysokú hustotu energie a výkonu (zdroj: University of Central Florida) Zdroj: University of Central Florida

Nabíjanie? Sekundový úkon!

„Ak by sa dnešné batérie v smartfónoch nahradili superkondenzátormi, telefón nabijete za pár sekúnd. A znovu nabíjať by ste ho museli až po vyše týždni,“ povedal Nitin Choudhary.

Predstavuje to aj riešenie veľkého problému, ktorý pozná každý používateľ smartfónov. Síce ponúkajú množstvo funkcií, ale pri ich plnení spotrebúvajú veľa energie. Po približne pol druha roku sa batéria začne vybíjať čoraz rýchlejšie. Príčina: jej znehodnocovanie.

Vhodné nanovýchodisko

Členovia tímu skúmali využitie nanomateriálov s cieľom zlepšiť superkondenzátory, ktoré by nahradili batérie v elektronických zariadeniach. To ale vôbec nie je ľahké. Superkondenzátor, uchovávajúci toľko energie ako lítium-iónová batéria, by musel byť oveľa väčší.

Čítajte aj Revolučný vesmírny pohon funguje. Hoci by nemal

Konkrétne experimentovali s novoobjavenými dvojrozmernými materiálmi hrubými iba zopár atómov. Nadviazali na prácu iných vedcov, ktorí neúspešne skúšali grafén (jednoatómová vrstva šesťuholníkových útvarov atómov uhlíka) a ďalšie dvojrozmerné materiály.

„Problém spočíval v tom, ako zabudovávali tieto dvojrozmerné materiály do existujúcich systémov. To v celom odbore predstavovalo akési úzke hrdlo. My sme však vyvinuli jednoduchý prístup využívajúci chemickú syntézu, ktorý skvele integruje tieto dve skupiny materiálov ,“ povedal člen tímu Yeonwoong Jung zo Stredofloridskej univerzity.

Nanodrôtiková záplava

Nové superkondenzátory sú vyrobené z miliónov drôtikov hrubých 1 nanometer (miliardtina metra). Drôtiky majú obaly z dvojrozmerných materiálov. Vysoko vodivé jadro podporuje rýchly prenos elektrónov. To umožňuje rýchle nabíjanie a uvoľňovanie energie. Rovnomerné obaly z dvojrozmerných materiálov poskytujú vysoké hustoty energie a výkonu.

fotogaléria
Znázornenie konštrukcie nových supekondenzátorov (zdroj: University of Central Florida) Zdroj: University of Central Florida

Fakt, že dvojrozmerné materiály môžu byť veľmi vhodné pre ukladanie energie, nie je nič nové. Nedarilo sa ich však integrovať s už používanými materiálmi. To sa teraz vyriešilo.

New superkids on the block

„Čo sa týka potenciálneho využitia v malých elektronických zariadeniach, naše materiály prekonávajú tie konvenčné z celého sveta v pojmoch hustoty energie, hustoty výkonu a cyklickej stability,“ zdôraznil Nitin Choudhary.

Čítajte aj Inteligentné okno vpustí svetlo podľa potreby. A dobije aj telefón

Cyklická stabilita udáva, koľko cyklov nabitia, uvoľňovania energie a úplného vybitia vydrží batéria, kým sa začne znehodnocovať. Pri lítium-iónovej batérii je to necelých 1500 cyklov.

Nedávne pokusy o vývoj superkondenzátorov na báze dvojrozmerných materiálov umožňujú len zopár tisíc cyklov. Nové supekondenzátory ponúkajú úžasných najmenej 30-tisíc cyklov!

fotogaléria
Členovia tímu (zľava) Jayan Thomas, Yeonwoong Jung a Nitin Choudhary (zdroj: University of Central Florida) Zdroj: University of Central Florida

Ešte to chvíľu potrvá

Využitie superkodenzátorov si možno predstaviť vo veľkom počte oblastí moderných pokročilých technológií. Najočividnejšiu predstavujú funkčne bohaté mobilné telefóny náročné na energiu a iná nositeľná elektronika, ťažiaca z ich pružnosti.

Druhú najsľubnejšiu zasa elektromobily, ťažiace z prudkej mobilizáciu výkonu a rýchlosti, ktorú ponúkajú tieto supekondenzátory.

Čítajte aj Magnetická supermriežka môže byť základom novej generácie pamätí

Situácia vyžaduje istú trpezlivosť. „Ešte to nie je pripravené na komercializáciu. Podarilo sa nám však preukázať, že táto koncepcia skutočne funguje. A naše výskumy poukazujú na veľmi výrazné dôsledky pre mnohé technológie,“ uzavrel Yeonwoong Jung.