Megtalálták az energiaipar Szent Grálját

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 a szuperkondenzátor-alapú energiatárolók nem kémiai úton, hanem elektrosztatikusan, azaz fizikai, villamos töltés elvén működnek, mint egy erős kondenzátor – írja a Mandiner.

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

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 egy gyors hőkezelési eljárással erősen görbült, hálószerű grafénszerkezetet alakítottak ki, amely lehetővé teszi az ionok gyors és hatékony mozgását.

Ez olyan, mintha egy zsúfolt városi úthálózatot átalakítanánk széles autópályákká: minden elérhetőbbé válik, és a forgalom felpörög. Az eredmény pedig 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.

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 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).

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 az Ionic Industries nevű egyetemi spin-off cég már kereskedelmi mennyiségben is képes előállítani az anyagot.

Kisebb eszközökben 2–4 éven belül, elektromos járművekben 3–6 év távlatában, nagy hálózatokban 6–10 év múlva várható a bevezetés.