- Uhlíkové nanotrubičky by mohly změnit způsob ukládání energie
- Zjistilo se, že dokáží uchovat až 3krát více energie něž běžné lithium-iontové baterie
- Navíc dokáží pracovat v rozmezí teplot od -60 °C až do 100 °C
Uhlíkové nanotrubičky, miniaturní struktury skládající se z jedné vrstvy atomů uhlíku, přinášejí revoluci do oblasti ukládání energie. Výzkumný tým z Japonska a USA, vedený Sanjeevem Kumarem Ujjainem, zjistil, že stočené uhlíkové nanotrubičky mohou uchovávat až třikrát více energie než standardní lithium-iontové baterie.
Co jsou uhlíkové nanotrubičky zač?
Uhlíkové nanotrubičky jsou materiály, které vznikají spojením atomů uhlíku do podoby dlouhých, tenkých a válcovitých struktur. Jejich průměr se pohybuje v nanometrech (miliardtinách metru), což je srovnatelné s velikostí několika atomů vedle sebe. Přestože jsou tak malé, jejich vlastnosti jsou výjimečné a otevírají dveře mnoha novým technologiím. Jaké jsou jejich konkrétní přednosti? Jsou 100krát pevnější než ocel, a to při podstatně nižší hmotnosti, navíc si zachovávají svůj tvar i při velkém zatížení. Dokonce mohou odolávat extrémním teplotám bez výrazné ztráty svých vlastností.
Proč se jedná o vhodné kandidáty k výrobě baterií?
Uhlíkové nanotrubičky se jeví jako velmi slibný materiál pro vývoj nových generací baterií, a to díky svým jedinečným vlastnostem. Jejich potenciál spočívá v několika klíčových oblastech. Díky vysoké elektrické vodivosti mohou nanotrubičky umožnit rychlejší nabíjení a vybíjení baterií, což je zásadní pro moderní elektroniku. Efektivnější přenos elektronů vede k vyšší hustotě energie baterie na jednotku hmotnosti. Velký povrch nanotrubiček poskytuje více místa pro ukládání iontů během nabíjení a vybíjení baterie. Vysoká mechanická odolnost nanotrubiček přispívá k delší životnosti baterie, protože zabraňuje poškození struktury během opakovaného nabíjení a vybíjení.
Jednostěnné uhlíkové nanotrubičky (SWCNT) byly obaleny termoplastickými polyuretanovými elastomery a následně zkrouceny do tvaru, který výrazně zvyšuje jejich schopnost ukládání energie. Tento proces zkroucení několika uhlíkových nanotrubiček dohromady vedl k vytvoření struktury s mimořádně vysokou gravimetrickou hustotou energie, dosahující až 2,1 MJ kg⁻¹. To je přibližně třikrát více než energetická hustota pokročilých lithium-iontových baterií, které jsou dnes standardem pro ukládání energie.
Výzkumný tým prokázal, že stočené uhlíkové nanotrubičky mají schopnost uchovat až třikrát více energie než běžné lithium-iontové baterie, což představuje významný pokrok v oblasti energetických úložišť. Kromě toho tyto nanotrubičky vykazují konzistentní a spolehlivý výkon v širokém teplotním rozsahu od -60 °C až do 100 °C. Tato vlastnost je klíčová, protože lithium-iontové baterie často trpí kolísáním výkonu při různých provozních teplotách, což může omezovat jejich efektivitu a spolehlivost v extrémních podmínkách.
Nepřehlédněte
Norové chtějí získávat energii z obřích větrných stěn, které svou výškou překonají Eiffelovu věž
Stabilita výkonu zkroucených uhlíkových nanotrubiček v širokém spektru teplotních podmínek je zvláště významná pro aplikace, kde se vyžaduje vysoká spolehlivost a bezpečnost. Díky této teplotní odolnosti mohou být tyto nanotrubičky ideální pro použití v různých prostředích, včetně extrémních klimatických podmínek, což rozšiřuje možnosti jejich praktického využití.
Josef Novák
Další dnešní články
