Autonómne zdroje energie v modernom svete elektronických zariadení sú už úplnou samozrejmosťou . Nevieme si už ani predstaviť život bez mobilu, tabletu, notebooku, či iných „moderných hračiek“. Batérie v rôznych zariadeniach, ktoré nás obklopujú sú veľkosťou od minigombíka, až po menší rodinný dom  v moderných ponorkách. Tieto rôznorodé zdroje energie spája jedno – snaha efektívne uskladniť čo najväčší objem elektrickej energie. Ale s príchodom grafénových batérií sa situácia môže dramaticky zmeniť.

Zloženie a schopnosti grafénu

Donedávna boli známe len dve formy uhlíka – grafit a diamant. Prvý sa používa ako tuha do ceruzky, druhý je diamant – najodolnejší materiál na celej planéte. V roku 2004 ruskí vedci „vyrobili“ predtým neznámu tretiu formu – grafén.  Už vtedy vedci, ktorí ho získali, vedeli o najdôležitejšej vlastnosti grafénu – jeho vysokej elektrickej vodivosti. Bohužiaľ, množstvo vedomostí o novom, inovatívnom materiáli, ktorý urobil malú revolúciu v elektronike, vtedy nestačilo na jeho zavedenie priemyselnej výroby.

Grafén je tenký uhlíkový film, ktorý má vďaka svojej väzbe na určité dielektrikum (najčastejšie oxid) stabilnú štruktúru. Na výrobu tohto materiálu nie sú potrebné príliš drahé výrobné linky a je v takom množstve, že by mohol čoskoro zmeniť svet autonómnych zdrojov energie.

Hlavné výhody grafénu

Vlastnosti  tohto úplne nového materiálu sú  veľmi zaujímavé:

Vysoká pevnosť. Fólia grafénu s hrúbkou menej ako jeden milimeter je 200-krát pevnejšia, ako ten istý plech z ocele s vysokým obsahom uhlíka.

Nízka hmotnosť. Ak vyrobíte fóliu z tohto materiálu s hrúbkou nie väčšou ako 1 mm a plochou 1 m², jeho hmotnosť bude menšia ako 1 gram.

Nízke náklady na opravy. Aj po kritickom poškodení je možné grafénové výrobky rýchlo opraviť s minimálnymi nákladmi.

Vysoká elektrická vodivosť. Grafénové batérie sú  schopné nielen viesť, ale aj vyrábať elektrinu

Ekologicky čistá štruktúra.

Ďalšou dôležitou vlastnosťou grafénu je schopnosť rýchleho nabíjania, keď kapacita grafénovej  batérie klesne takmer na nulu. Neoceniteľná výhoda je to najmä v automobilovom priemysle.

Kde sa používa grafén?

Tento materiál je jedinečný, lacný a pomerne ľahko sa získava a dnes sa stal populárnym pri navrhovaní a výrobe nabíjateľných batérií. Výskumné ústavy v Španielsku a Nemecku sa intenzívne zaoberajú štúdiom prospešných vlastností grafénu a kombinácii tohto materiálu s niektorými druhmi polymérov.

Výsledkom týchto štúdii sú okrem iného dobíjateľné batérie so zvýšenou kapacitou, ktorým na  plné nabitie stačí osem minút. Pritom aj v  prípade intenzívneho nabíjania sa grafénové batérie ľahko vysporiadajú so skratovými prúdmi a počas ich nabíjania sa neobjavuje škodlivý a horľavý plyn.

Prvé prototypy grafénových batérii vykázali vynikajúce výsledky pri hodnotení ich kapacity, pričom preukázali viac ako päťkrát lepšie výsledky oproti  štandardným batériám. Náklady na výrobu takéhoto zdroja energie sú o 75 až 77% nižšie, ako u porovnateľných lítium-iónových batérii.

V  budúcnosti sa plánuje využitie grafénu v takých dôležitých odvetviach, ako je tvorba komponentov rakiet a  mikroprocesorových prvkov. Mnoho spoločností už do vývoja tohto materiálu investuje pomerne pôsobivé prostriedky.

Zdroj:
3batareiki