С използването на сайта вие приемате, че използваме „бисквитки" за подобряване на преживяването, персонализиране на съдържанието и рекламите, и анализиране на трафика. Вижте нашата политика за бисквитките и декларацията за поверителност. ОK
Вход | Регистрация
14 21 авг 2016, 12:00, 36709 прочитания

Почти perpetuum mobile

Разработка на австралийския университет Swinburne University е на път да замени днешните батерии с мощни 3D принтирани суперкондензатори

  • LinkedIn
  • Twitter
  • Email
  • Качествената журналистика е въпрос на принципи, професионализъм, но и средства. Ако искате да подкрепите стандартите на "Капитал", може да го направите тук. Благодарим.

    Дарение
    Плащането се осъществява чрез ePay.bg
В средата на юли китайската Dongxu Optoelectronics представи своята графенова батерия G-King.
Представете си, че можете да заредите телефона си за пет-десет минути, а батерията ви има почти безкраен живот. Звучи невероятно, но всъщност е концепция, върху която се работи от години. Доктор Хан Лин и екипът му от австралийския университет Swinburne University of Technology разработват революционна 3D принтирана батерия, която може да промени не само света на потребителската електроника, но и цели индустрии - от автомобилостроителната до петролната.

За батериите или по-скоро "суперкондензаторите" (supercapacitors), направени от графен, се говори от доста време. За целта се експериментира с различни технологии, благодарение на които суперматериалът да разгърне пълния си потенциал. За разлика от познатите ни батерии суперкондензаторите съхраняват енергия не чрез химически процеси, а електростатично. Това означава, че те могат да доставят тази енергия много по-бързо, пише Хуан Зао в публикация на Масачузетския технологичен институт (MIT). И докато в продължение на години индустрията и проучванията бяха в стагнация, тази година Лин и екипът му представиха своето откритие: нагънати листове графен, които позволяват на тази батерия да има много по-голям капацитет на съхранение на енергия. Още по-вълнуващата част е, че те дават възможност за изключително евтино масово производство чрез 3D принтиране.


Пътят към вечния двигател

Батерията, която Лин представи през юли, е тънка колкото лист хартия. Изненадващо за размерите си суперкондензаторът на австралийския университет обаче има капацитет да съхранява енергия, колкото традиционна литиево-йонна батерия с тегло килограм. Освен това графеновото чудо се зарежда за минути и за направата му се използва карбон вместо скъпия литий, пише в своя скорошна публикация Swinburne University.

Една от основните причини, насочили екипа на Лин към въпросната разработка, е, че обичайно използваните литиево-йонни батерии са ограничени от няколко основни недостатъка: зареждат се с часове, имат лимит на броя цикли и след края на живота си трябва да се унищожават при специален (и скъп) режим, тъй като са изключително вредни за околната среда. "Освен това зареждането и разреждането на нашата батерия не намалява по никакъв начин качествата й, което теоретично означава, че е безсмъртна - нещо уникално за света на батериите", казва Лин.



Доскоро големият проблем при суперкондензаторите беше малкият им капацитет на съхранение. Но на Лин му хрумва идея как да промени това. Той използва "листове" от графен, които имат много голяма повърхност, способна да складира енергия. "Множеството нагънати графенови листове са причината за голямата ефективност на нашия суперкондензатор", обяснява изследователят. Това, което всъщност прави Лин, за да постигне максимална ефективност на батерията си при минимален размер, е силно да нагъва листовете графен, с което осигурява още повече повърхност и следователно още по-голямо съхраняване на енергия.

Лин, разбира се, не е първият, който е наясно, че по-добър потенциал за намиране на алтернативни източници на енергия дават не химическите реакции, а новите видове материали. "Много екипи изследват графеновата хартия", пише Хуан Зао от MIT още през 2014 г. Заедно с екипа си той също тръгва по аналогичен път и започва да нагъва графенови листове. И още преди две години успява да демонстрира как "графеновата хартия" може да се намачка в произволни гънки дотолкова, че да намали с 800% своите размери, без да загуби свойствата си.

Новото в света на графеновите батерии обаче все пак е едно оригинално хрумване на Лин. След дълго чудене как да направи масовото производство на такъв тип батерии ефективно и евтино решението идва - чрез 3D принтиране.

Материалът на суперлативите

"Сега ще ви изненадам. Може би вече самите вие сте създавали графен, драскайки с молив по хартия. Това е всъщност единичен слой графит. От 40-те години на ХХ век учените описват невероятните му качества, но до този момент не беше изолиран в лаборатория", започва една от лекциите си Майкъл Фогелсторм от Chalmers University of Technology. Всъщност графенът е една от алотропните форми на въглерода и едновременно с това най-тънкият познат на учените материал. За разлика от всички останали известни материали той е двуизмерен, а дебелината на слоя му е едва един атом. Освен това е гъвкав, като същевременно е един от най-здравите материали (около 200 пъти повече от стоманата) и с отлична проводимост. Може би е дори най-добрият топлинен проводник, казва Фогелсторм. Най-интересното обаче е, че материалът, чиято структура напомня на пчелна пита, е напълно прозрачен.


Извън лабораториите

В автомобилостроителния сектор поне от две години се говори за прилагането на подобни нововъведения. През октомври 2014 г. базираните в Малайзия Graphene Nanochem и Sync R&D разработват подобрена с графен батерия в рамките на проект за електрически градски транспорт на име Electric Bus 1. През август същата година и Илон Мъск също намекна, че Tesla Motors работи над нов вид батерия, който ще увеличи двойно енергийния капацитет на елелктромобила Model S. Тогава се спекулираше, че компанията също ще използва графеновата хартия. Малко преди това пък британската Perpetuus Carbon Group заедно с OXIS Group обяви, че започва да работи по базирани на графен електроди, с които да подобри литиевите батерии, позволяващи на електромобила да преминава много по-големи дистанции само с едно зареждане.

Други компании, които в недалечното минало са имали намерение да разработват и комерсиализират подобрени с графен батерии, са канадската Grafoid, американската SiNode заедно с AZ Electronic Materials, щатската XG Sciences, Graphene Batteries заедно с CVD Equipment и стартиращата CalBattery. Но докато австралийските лаборатории, американските и канадските компании са в изследователската фаза, китайците вече представиха свой продукт. В средата на юли Dongxu Optoelectronics представи своята графенова батерия на име G-King. Тя има капацитет от 4,800mAh, тоест сравнима с тази на таблет или малки лаптопи. От Dongxu твърдят, че се зарежда между 13 и 15 минути и има живот от общо 3500 цикъла (или седем пъти повече от стандартната батерия за смартфон). От компанията не дадоха подробности кога разработката им ще е на пазара. Освен това батерията им е бледо подобие на обещанията от MIT и екипа на Хан Лин. Но все пак G-King е първа стъпка в посока комерсиализиране на технологията.

Индустрии с главата надолу

В сферата на спекулациите не е никак трудно да си представим как комерсиализирането на графеновия суперкондензатор преобръща някои традиционни и не толкова традиционни бизнеси. От една страна, със сигурност ще повлияе сериозно върху производството на електромобили. И ако Tesla се окаже първата компания със завод за масово производство на революционните батерии, битката за пазарен дял може да бъде решена почти толкова бързо, колкото се зарежда изобретението на д Хан Лин. Някои анализатори са на мнение, че ако технологията навлезе масово в автомобилостроенето, петролните компании веднага ще почувстват ефекта. Все пак всичко остава в сферата на догадките, поне докато някоя компания не извади нещо повече от прототип.

  • Facebook
  • Twitter
  • Зарче
  • Email
  • Ако този материал Ви е харесал или желаете да изразите съпричастност с конкретната тема или кауза, можете да ни подкрепите с малко финансово дарение.

    Дарение
    Плащането се осъществява чрез ePay.bg

Прочетете и това

София приема Седмицата на разработчиците на игри в края на януари София приема Седмицата на разработчиците на игри в края на януари

Ентусиастите ще могат да се запознаят с гейминг индустрията на Sofia Game Jam Week

9 яну 2019, 2593 прочитания

Апарат на NASA достигна най-далечнoто космическо тяло до този момент Апарат на NASA достигна най-далечнoто космическо тяло до този момент

След Плутон New Horizons ще изследва астероида Ултима Туле

2 яну 2019, 4513 прочитания

24 часа 7 дни

Кариерен клуб: ИКТ »

Предприемаческа програма изпраща 70 европейци в САЩ

Двама българи бяха стипендианти на Young Transatlantic Innovation Leaders Initiative през 2018 г.

Техническият университет в София откри лаборатория с промишлени роботи

Тя е оборудвана от инженеринговата компания "Ехнатон България"

Стажове, стипендии, конкурси (19 – 25 ноември)

Селекция с актуални кариерни инициативи и събития през седмицата

 
Капитал

Абонирайте се и получавате повече

Капитал
  • Допълнителни издания
  • Остъпки за участие в събития
  • Ваучер за реклама
Още от "Технологии и наука" Затваряне
Новата лунна надпревара

Две компании се състезават коя от тях ще стане първата частна фирма, която ще изпрати роботизирана космическа мисия до естествения спътник на Земята

Краят на "Булгартабак"

За седем години контролираният от Делян Пеевски холдинг затвори всички производства, а държавата не вижда проблем

Защита за виртуалното ми "Аз"

След злоупотребите с онлайн идентичност, идват и застраховки в помощ на пострадалите

"Съгласие" купи животозастрахователния портфейл на "Дженерали" (коригирана)

Сделката е сключена в началото на декември, след като италианската компания обяви, че в България ще се съсредоточи само върху общото застраховане

Кредитор продава рециклиращите машини на Пламен Стоянов-Дамбовеца

Оборудването е струвало около 10 млн. лв. при покупката му, а сега се предлага за около половината

Аз (вече) не пия

Как и защо се променя отношението към алкохола по света и у нас

Книга: Тара Съливан - "Златното момче"

Дебютният роман на американската писателка ни представя историята на дете-албинос в Африка

K:Reader

Нов и модерен инструмент, който пренася в дигитална среда усещането от четенето на хартия.

Прочетете целия вестник или списание без да търсите отделните статии в сайта.
Капитал, брой 2

Капитал

Брой 2 // 12.01.2019 Прочетете
Капитал PRO, Тема на броя: Изгубеният остров

Емисия

DAILY @7AM // 18.01.2019 Прочетете