Po dlouhou dobu bylo ukládání energie srovnáváno s výběrem mezi dvěma auty, jedním „velmi rychlým“ s malou nádrží a druhým s velkou nádrží, ale pomalejší odezvou. Superkondenzátory představují to rychlé auto, neboť se dobíjejí a vybíjejí velmi rychle a zvládají ohromné množství cyklů nabíjení, protože ukládají energii především prostřednictvím akumulace nábojů na povrchu elektrody, na rozdíl od složitých chemických reakcí, které provádějí baterie, jež fungují pomaleji, ale uchovávají více energie.

Tým z australské Monash University zdůrazňuje krok, který by mohl zúžit tuto propast, a vyhlásil, že se přiblížil řešení, jak uvádí nová studie publikovaná v časopise Nature Communications.

Přepracování konstrukce

Klíčovým konceptem není „nová magická látka“, ale znovu navržená konstrukce samotného grafenu, která tvoří silně zakřivenou a vícestupňovou uhlíkovou síť, umožňující iontům snadnější pohyb uvnitř elektrody a využívání mnohem větší plochy povrchu než bylo dříve možné.

Grafen je extrémně tenká vrstva atomů uhlíku uspořádaných do šestiúhelníkové struktury, která připomíná včelí plást. Ačkoli je téměř transparentní a velmi lehký, je ve srovnání se svou tloušťkou velmi pevný a vyniká vynikající elektrickou a tepelnou vodivostí spolu s velkou plochou povrchu. Z tohoto důvodu je považován za slibnou látku v elektronice a ukládání energie.

Teoreticky by měl grafen a další uhlíky s vysokou plochou povrchu vynikat ve schopnosti sloužit jako superkondenzátory. Nicméně, realita je složitější, neboť grafenové pláty mají tendenci se znovu seskupovat, podobně jako silně přilnavé listy papíru, čímž se uzavírají mezery mezi jednotlivými vrstvami a dráhy iontů se stávají křivolakými a pomalými, což ztrácí výhodu obrovského povrchu.

Podle studie se vědcům podařilo vyřešit tuto výzvu, jelikož nově vyvinutý materiál se nezakládá na plochých, uspořádaných vrstvách, ale produkuje zakřivené, nepravidelné grafenové krystaly vzájemně propletené v neuspořádaných oblastech mikročástic.

Slibné aplikace

Pokud by se tento materiál podařilo vyrábět stabilně a za rozumnou cenu, mohli bychom v budoucnosti zahlédnout rozsáhlé aplikace, zejména ve světě elektrické dopravy (automobily a autobusy) a podporování elektrických sítí prostřednictvím stabilizace kmitání a kompenzace okamžitých poklesů.

Tato nová technologie by také mohla mít své místo v oblasti spotřební elektroniky, kde jsou požadovány dlouhé životnosti a velmi rychlé nabíjení. Dále by se mohla stát alternativou nebo doplňkem k bateriím v některých aplikacích, kde se setkávají vyšší požadavky na energii s potřebou rychlejší dodávky výkonu.

V tomto kontextu tým, jak uvádí oficiální tisková zpráva univerzity, poukazuje na konkrétní kroky směrem k uvedení na trh prostřednictvím vznikající společnosti a výroby komerčních množství materiálu a spolupráce s partnery v oblasti ukládání energie.