Sekretem akumulatora nowej generacji prosto z Korei Południowej jest rewolucyjne włókno z nanorurek węglowych (CNT) połączonych chemicznie z przewodzącym polimerem, bo polianiliną (PANI). Jak jednak to przełomowe rozwiązanie przełamuje dotychczasowe ograniczenia i czy może całkowicie odmienić przyszłość energetyki?
Zapomnij o tradycyjnych akumulatorach. Naukowcy pochwalili się swoją nową erą magazynowania energii?
Superkondensatory od dawna ceni się za szybkie ładowanie i wysoką gęstość mocy, ale ich słabą stroną była niewielka ilość przechowywanej energii. Koreańscy naukowcy opracowali więc włókna kompozytowe, w których nanorurki węglowe działają jak przewodzące autostrady, a polimer pełni funkcję mikroskopijnych komórek energetycznych. Efekt? Znacząco usprawniony transfer jonów i elektronów, co zapewnia gęstość energii porównywalną z typowymi akumulatorami i moc wyprzedzającą tradycyjne superkondensatory. Mowa bowiem o około 98 Wh w kwestii pojemności oraz wielu kilowatach mocy na każdy kilogram.
Czytaj też: Orlen dostanie grube miliardy. Tajny plan może zrewolucjonizować europejską energetykę
Gdyby tego było mało, te włókna kompozytowe wytrzymują ponad 100000 cykli ładowania i rozładowania nawet pod wysokim napięciem bez żadnego spadku wydajności. To wielki krok dla przemysłu magazynowania energii, bo krok taki, który stawia tę technologię w roli poważnego konkurenta dla akumulatorów litowo-jonowych.
Jak działa połączenie CNT z PANI?
Łącząc charakterystyczną dla CNT pojemność elektryczną podwójnej warstwy z tzw. pseudopojemnością elektrochemiczną PANI, materiał osiąga nieosiągalne dotąd parametry. W przeciwieństwie do czystych CNT, które magazynują ładunek wyłącznie fizycznie, dodatek PANI pozwala na błyskawiczne reakcje faradajowskie, a to poprzez połączenie chemicznego magazynowania energii z tym fizycznym. Gdyby tego było mało, jednym z głównych problemów technologii CNT była jej cena. Jednak połączenie CNT z polianiliną zwiększa efektywność wykorzystania przewodzących nanorurek i obniża koszt materiałów.
Czytaj też: Obeszło się bez rachunków. Tauron zaskoczył Polaków wizją przyszłości w Jaworznie
Co więcej, metoda produkcji jest zgodna z masowymi technikami przemysłowymi, takimi jak przędzenie, umożliwiając tym samym tworzenie setek włókien bez strat wydajności. Wisienką na torcie jest to, że bez względu na to, czy włókna są zwinięte, zgięte czy wszyte w tkaninę, zachowują pełną wydajność. Potencjalne zastosowania obejmują tym samym samochody elektryczne (szybkie ładowanie, hamowanie regeneracyjne), drony, elektronikę ubieralną i giętkie urządzenia, a więc spisują się idealnie wszędzie tam, gdzie klasyczne, sztywne akumulatory były ograniczeniem.
Czytaj też: Świat nigdy wcześniej tego nie widział. Nowa bateria może działać przez całe dekady
Nadal jednak nie wiemy, czy takie akumulatory da się produkować w sensownej cenie na skalę masową, czy w ogóle wytrzymają intensywną eksploatację i czy elastyczne włókna utrzymają parametry po tysiącach zgięć i odkształceń. Naukowcy walczą jednak o swoje, bo złożyli już wnioski patentowe w Korei Południowej i USA, a obecnie pracują nad wersjami przypominającymi folię, co jeszcze bardziej zbliży technologię do realnych produktów. Jeśli technologia spełni pokładane w niej nadzieje, może doprowadzić do odejścia od sztywnych, wolno ładujących się akumulatorów na rzecz elastycznych superkondensatorów zapewniających natychmiastową moc i tym samym zrewolucjonizować zasilanie wszystkiego: od samochodów elektrycznych po elektronikę ubieralną.