Vége a lemerülő telefonoknak és a lassú töltésnek: megtalálták az energiaipar Szent Grálját, ami mindent megváltoztat

A világ energiapiaca forradalmi változások előtt áll az olyanfajta kutatásoknak köszönhetően, mint amilyet az ausztrál Monash Egyetem kutatói végeznek; legújabb fejlesztésük során egy újfajta grafénalapú anyagot hoztak létre, amely drámaian javítja a szuperkondenzátorok teljesítményét. Ez nem csupán egy tudományos érdekesség, hanem segíthet megoldani a megújuló energia tárolásának kihívásait, felgyorsíthatja az elektromos autók elterjedését, sőt a mindennapi kütyüinket is hatékonyabbá teheti.  

Mindez azért fontos, mert sürgősen szükség van megbízható, gyors és nagy kapacitású energiatárolókra, amelyek nélkül a nap- és szélenergia nem tudna stabilan működni, az elektromos járművek töltése pedig túl lassú maradna. 

A hagyományos lítiumion-akkumulátor a telefonunkban vagy az autókban, kémiai reakciókon keresztül tárol energiát. Ezek jól tartják a töltést, ám lassan töltődnek fel, és idővel teljesen elhasználódnak. Ezzel szemben  

Előnyük a villámgyors töltés – akár másodpercek alatt –, hátrányuk, hogy jóval kevesebb energiát tudnak tárolni. A Monash kutatói most – úgy tűnik – sikeresen áthidalták ezt a szakadékot egy új anyaggal, a multiskálás redukált grafén-oxid (M-rGO) nevű struktúrával. 

Hogyan működik?  

A grafén egy szénalapú anyag, amely egy atomnyi keskeny és egyben kiváló vezető is. A probléma eddig az volt, hogy a szuperkondenzátorokban használt szénfelületek nagy része nem volt elérhető az ionok (töltött részecskék) számára, így a kapacitás meglehetősen korlátozott maradt. A kutatók a munkájuk során  

Ez olyan, mintha egy zsúfolt városi úthálózatot átalakítanánk széles autópályákká: minden elérhetőbbé válik, és a forgalom felpörög. Az eredmény? Rekordközeli teljesítmény: akár 99,5 Wh/l energiasűrűség (ez azt jelenti, hogy mennyi energiát tárol az új anyag egységnyi térfogatban) és 69,2 kW/l teljesítménysűrűség (azaz mennyi energiát ad le gyorsan). Ráadásul a töltés extrém gyors, és az eszköz akár százezerszer is feltölthető anélkül, hogy jelentősen romlana, csökkenne a kapacitása. 

A felfedezés híre azért jelentős, mert a Monash Egyetem Ausztrália egyik vezető kutatóegyeteme, Melbourne-ben található, Victoria államban; 1958-ban alapították, és ma már több mint 80 ezer hallgatója van világszerte, kampuszokkal Malajziában, Olaszországban és Indonéziában is. Erős a mérnöki és tudományos profilja, különösen a 2D anyagok (mint a grafén) kutatásában. A fejlesztést a Gépész és Légi Közlekedési Mérnöki Tanszéken végezték, az ARC Research Hub for Advanced Manufacturing with 2D Materials (AM2D) keretében, amit az Ausztrál Kutatási Tanács (ARC) és az Amerikai Légierő is támogatott.  

Mit hozhat a jövő? 

Ha ipari méretekben is beválik a fejlesztés, az Ausztráliának előnyt hozhat, hiszen bőséges ott a természetes grafit, ami olcsó alapanyag, ráadásul az ország amúgy is hagyományosan erős szereplő a megújuló energiában. És, mint tudjuk, jobb energiatárolók nélkül nem lehet a fosszilis tüzelőanyagok arányát csökkenteni.  

Ez a kutatás része annak a globális erőfeszítésnek, amely arra irányul, hogy a szuperkondenzátorok kiegészítsék vagy akár felváltsák az akkumulátorokat olyan területeken, ahol gyors töltésre van szükség, például az elektromos autókban (gyors töltőállomások), hálózati energiatárolásban (napenergia stabilizálása éjszakára) vagy akár apróbb fogyasztói, ipari vagy védelmi eszközökben (pl. drónok, szenzorok, okosórák).  

Ne feledjük azt sem, hogy a hagyományos akkumulátorok gyártása környezetszennyező és a töltésben máig sem elég gyorsak. Ez a fejlesztés azonban fenntartható alternatíva: természetes grafiton alapul, skálázható a gyártása, ráadásul  

Partnerekkel is tesztelik, így a technológia piacra lépése relatíve közel van. Ez azt jelenti, hogy kisebb eszközökben 2–4 éven belül, elektromos járművekben 3–6 év távlatában, nagy hálózatokban 6–10 év múlva várható a bevezetés, így nem kizárt a széles körű adaptáció elindulása már a 2030-as évek első felében.  

Kapcsolódó: 

    
További cikkeinket, elemzéseinket megtalálják a makronom.eu oldalon.    

 Nyitókép: Pau Barrena / AFP