Почти perpetuum mobile
Абонирайте се за Капитал

Всеки петък икономически анализ и коментар на текущите събития от седмицата.
Съдържанието е организирано в три области, за които Капитал е полезен:

K1 Средата (политическа, макроикономическа регулаторна правна)
K2 Бизнесът (пазари, продукти, конкуренция, мениджмънт)
K3 Моят капитал (лични финанси, свободно време, образование, извън бизнеса).

Абонирайте се за Капитал

Почти perpetuum mobile

Зареждането и разреждането на графеновата батерия не влошава характеристиките й с времето.

Почти perpetuum mobile

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

Александра Козбунарова
39778 прочитания

Зареждането и разреждането на графеновата батерия не влошава характеристиките й с времето.

© shutterstock


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-р 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.

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.


Благодарим ви, че четете Капитал!

Вие използвате поверителен режим на интернет браузъра си. За да прочетете статията, трябва да влезете в профила си.
Влезте в профила си
Всеки потребител може да чете до 10 статии месечно без да има абонамент за Капитал.
Вижте абонаментните планове

14 коментара
  • 2
    ivanko77 avatar :-?
    ivanko77

    Опитах се да разбера кое точно е откритието, но стигам само до абсурдната, все още, идея за печатането с 3d принтер. Абсурдна, защото масовите и що-годе достъпни такива принтери са с ужасна разделителна способност за такъв материал. Иначе автобус със суперкондензатори се движи и в момента по софийските улици.

  • 3
    kratun.ko avatar :-|
    kratun.ko

    Ако наистина производството на този суперкондензатор е по-евтино от това на литиевите батерии, това означава, могат да бъдат създавани енергийни буфери на приемлива цена, което от своя страна решава всички неудобства на възобновеямите източници от вятър и слънце. Най-вероятно въглищните централи ще останат окончателно в историята.
    Дано новината да не е кьорфишек.

  • 4
    krasi_kara avatar :-|
    krasi_kara

    Звучи прекалено хубаво, за да е истина, така че засега оставаме с повдигнати от учуда и съмнение вежди.

  • 5
    geovarna avatar :-P
    Георги Любомиров

    Още една лоша новина за българо-рускоенергийната дружба. Кварталния интернет доставчик, ще дава и тока. Подводницата и пътуването до луната също бяха фантастика...

  • 6
    iliyapopov avatar :-|
    iliyapopov

    Всичко казано е хубаво, но си мисля, че цената на тока ще скочи многократно - никой няма да я остави на сегашните нива- нещо подобно преживяхме с цената на газа. А и разните терористи сигурно вече си мислят за друго приложение на супрекондензаторите - такава енегрия в толков малък обем не страшно нещо!

  • 7
    lekapoleka avatar :-P
    lekapoleka

    Викате, правели се от "карбон", така ли :)))

  • 8
    m17 avatar :-|
    m17

    До коментар [#2] от "ivanko77":

    Абсурдна ли, а как според вас се произвеждат ОЛЕД дисплейте ?. Тук понятието 3Д принтер е употребено доста условно, става дума за процес по-близък до матиленостройните принтери.

  • 9
    t_ avatar :-|
    t_

    До коментар [#6] от "iliyapopov":

    Е то това им е хубавото на батериите. Ако някой успее да ги направи достатъчно евтини и добри, може да си чучнеш няколко слънчеви панела на тавана и те да ти произвеждат енергия. До тук това е огромен проблем на енергетиката от възобновяеми източници, а и на енергетиката като цяло - моментът на потребление и на производство не съвпада. Това много оскъпява зелената енергия, защото се налага да има мощности на разположение за баланс на системата и т.н.

  • 10
    m17 avatar :-|
    m17

    До коментар [#9] от "t_":

    Ами всъщност балансирането на произвежданата зелена енергия с консумацията не е особен проблем за мрежово присъединени ВЕИ. Защото в рамките на една държава вятъра винаги духа някъде. А слънцето грее точно тогава когато има нужда от охлаждане с климатик.
    Проблема е при автономни системи като вили и шижи но пък такива са пренебрежимо малко.
    Така че основното предимство ще бъдат електрическите превозни средства. Защото в момента в който един автомобил има пробег над 500км с едно зареждане за 10мин на практика е свършила ерата на двигателите с вътрешно горене.


Нов коментар

За да публикувате коментари,
трябва да сте регистриран потребител.


Вход

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. OK