Grafeno baterijos - technologija, pakeisianti pasaulį

2004 m. Mančesterio universitete (Mančesteryje, JK) dirbę rusų mokslininkai Konstantinas Novoselovas ir Andrejus Game'as sugebėjo gauti grafeną ant silicio oksido pagrindo. Tai buvo stabili dvimatė plėvelė dėl savo sujungimo su plonu oksido (dielektriko) sluoksniu. Tuomet mokslininkai išmatavo vieno atomo storio anglies plėvelių (milijoną kartų plonesnių nei popieriaus lapas) parametrus, tokius kaip elektros laidumas, Shubnikovo-de Haaso efektas ir Hallo efektas. „Novoselov and Game“ už šiuos pažangiausius darbus gavo Nobelio premiją 2010 m.

Šiandien grafeną galima pagrįstai vadinti XXI amžiaus revoliucine medžiaga. Šis anglies junginys yra ploniausias, stipriausias ir turi aukščiausią elektrinį laidumą. Šiandien grafeno tyrimams buvo skirta keli milijardai dolerių, ir, pasak mokslininkų, ši medžiaga gali pakeisti silicį puslaidininkių pramonėje. Grafenas, be abejo, per ateinančius metus pakeis technologijų pasaulį, ypač todėl, kad jis yra nebrangus gaminti ir yra labai paplitęs gamtoje. Kiekvienoje šalyje jo gausu.

Tuo tarpu inžinieriai iš Ispanijos sukūrė naujos kartos įkraunamą bateriją, pagrįstą grafenu. Paaiškėjo, kad jis yra 77% pigesnis nei ličio kolegos, dvigubai lengvesnis, o dėl unikalių elektrinių laidžių grafeno savybių jį galima visiškai įkrauti vos per 8 minutes, o šio įkrovimo pakanka elektromobiliui nuvažiuoti 1000 kilometrų.

Naujas baterijas jau išbandė dvi Vokietijos automobilių kompanijos. Nepaisant mažesnės galios ir greičio, palyginti su tradicinėmis skysto kuro transporto priemonėmis, elektrinis automobilis laikomas labai perspektyvia transporto rūšimi, nes patenkina pagrindinius daugumos žmonių poreikius.

Moderniausi gaminami elektromobiliai ličio baterijos gali prireikti kelių valandų įkrovimo, o įkrovos pakanka vos 300 kilometrų. Palyginti su tuo, naujos ispanų grafeno-polimero baterijos „Graphenano“, sukurtos kartu su Kordobos nacionalinio universiteto mokslininkais, atrodo kaip revoliucinis stebuklo šaltinis, visiškai pašalinantis tradicinių ličio jonų akumuliatorių trūkumus.

Šiuo metu „Graphenano“ yra pasaulyje pirmaujanti grafeno pramoninių apimčių gamintoja, o inžinierių jau įgyta patirtis leidžia vadinti juos profesionalais šiuo revoliuciniu keliu.

Grafenas yra ypač lengvas, 1 kvadratinio metro lakštas sveria 0,77 gramo, jis yra skaidrus, lankstus, atsparus vandeniui, 200 kartų stipresnis už plieną ir tuo pačiu nekelia grėsmės aplinkai. Po apgadinimo medžiaga lengvai atstatoma. Itin didelis grafeno elektrinis laidumas leidžia gauti 100 kartų didesnį skiedros greitį nei šiuolaikinių silicio drožlių.

Grafenas lengvai veda šilumą, gamina elektrą ir kartu su kitomis medžiagomis sugeba pakeisti savo savybes - net ir mažiausi helio atomai gali joje susikerti.

2015 m. Pabaigoje „Graphenano“ atidarė daugiau nei 7000 kvadratinių metrų gamyklą grafeno-polimero akumuliatorių gamybai Ispanijos Jekla mieste, bendrų pastangų dėka kartu su chemikų komanda iš Kordobos nacionalinio universiteto ir „Grabat Energy“. Buvo sukurta speciali įranga, skirta aprūpinti 20 surinkimo linijų 80 milijonų ląstelių.

Pirmąsias aukštos pridėtinės vertės baterijas planuojama išleisti 2017 m. Šios baterijos neduos dujų ir nebus degios, tarkime „Graphenano“, net trumpasis jungimas joms nebus baisus. Polimeras buvo sertifikuotas bendradarbiaujant su Dekros (Ispanija) ir TUV (Vokietija) institutais.

Naujojo grafeno polimero bandymo rezultatai jau viršijo 1000 vatų už kilogramą. Nenuostabu, kad „Graphenano“ sudarė bendradarbiavimo sutartis su daugeliu aviacijos ir kosmoso pramonės bei automobilių pramonės lyderių, taip pat su atsinaujinančiosios energijos įmonėmis.