Wysokowydajne superkondensatory mogą już wkrótce zasilać samochody elektryczne dzięki przełomowej technologii wykorzystującej grafen, za sprawą której staną się konkurencyjne dla silników benzynowych i wysokoprężnych.
Superkondensatory uważane są za jedną z najważniejszych innowacji w
dziedzinie magazynowania energii. W hybrydowych pojazdach elektrycznych
można je połączyć z ogniwami paliwowymi lub akumulatorami, aby
dostarczały dużej mocy podczas przyspieszenia lub magazynowały energię
pochodzącą z hamowania. Odpowiednie materiały na elektrody oraz
elektrolity umożliwiają optymalizację wydajności superkondensatorów,
zapewniając wysoką gęstość energii i mocy.
Naukowcy uczestniczący w projekcie
ELECTROGRAPH (Graphene-based electrodes for application in supercapacitors), finansowanym ze środków UE, zajmowali się masową produkcją grafenowych materiałów elektrodowych oraz zastosowaniem przyjaznych dla środowiska elektrolitów z cieczy jonowej o temperaturze pokojowej. Naukowcy oczekują, że grafen zastąpi aktywny węgiel (AC) stosowany w elektrodach superkondensatorów. Jego przewaga nad aktywnym węglem dotyczy nie tylko większej powierzchni i wynikającej z tego większej pojemności, ale także większej przewodności.
Naukowcy wytworzyli tlenki grafitu, rozszczepili je na arkusze grafenu, a następnie wbudowali te arkusze w superkondensator. W porównaniu z elektrodami opartymi na AC, elektrody grafenowe wykazują się lepszymi właściwościami adhezyjnymi oraz większą pojemnością magazynowania energii. Aby zwiększyć skalę technologii, kolejnym krokiem będzie udoskonalenie procesu separacji grafitu (odwarstwienia) oraz wykorzystanie elektrolitu o niskiej lepkości w celu zmniejszenia oporu superkondensatora. Udoskonalona wersja superkondensatora wykorzystująca energooszczędne metody wytwarzania grafenu powinna przyczynić się do popularyzacji superkondensatorów.
Pod kątem recyklingu zużytych superkondensatorów naukowcy badali metody pirolizy umożliwiające odzyskiwanie i ponowne wykorzystanie cennych materiałów z metalowych kolektorów, elektrolitów i elektrod. Wykazali także, że odzyskany grafen może służyć jako funkcjonalny wypełniacz w polimerach, poprawiając ich właściwości mechaniczne i zwiększając przewodność.
Uczestnicy projektu ELECTROGRAPH włożyli dużo wysiłku w promowanie wydajnego magazynowania energii, torując drogę do upowszechnienia pojazdów elektrycznych. W porównaniu z konwencjonalnymi akumulatorami superkondensatory wytwarzają mniej odpadów oraz nie wymagają stosowania materiałów toksycznych ani metali rzadkich, takich jak kadm czy lit. Ponadto ciecze jonowe nie są toksyczne ani palne tak jak konwencjonalne elektrolity
poleca:
