Grafeenaku: Hype muutub kiirlaadimisreaalsuseks

• Autor:
• autori nimi

  Quantumrun Foresight
• Veebruar 23, 2022

Ülevaate kokkuvõte

Grafeen tekitab energiasalvestamisel laineid tänu oma ainulaadsetele omadustele, nagu suur pindala, tugevus, paindlikkus ja tõhus elektrijuhtivus. Iduettevõtted kasutavad neid omadusi, et arendada akusid, mis ületavad traditsioonilisi akusid, lubades pikemat tööaega, väiksemat süsiniku jalajälge ja kiiremat laadimisaega, eriti elektrisõidukite puhul. Vaatamata kõrgetele tootmiskuludele, mis praegu takistavad laialdast kasutuselevõttu, võib grafeenpatareide potentsiaal muuta erinevaid sektoreid alates kodumasinatest kuni taastuvenergiasüsteemideni.

Grafeeni kontekst

Grafeen, meile teadaolevalt õhem grafiidi vorm, on materjal, mis on pälvinud tähelepanu energia salvestamise valdkonnas. See materjal koosneb ühest süsinikuaatomite kihist, mis annab selle mahu suhtes suure pindala. See ainulaadne omadus teeb sellest suurepärase valiku akudes ja superkondensaatorites kasutamiseks. Grafeeni kõhnus koos tugevuse, paindlikkuse ja kerge olemusega muudab selle tõhusaks elektrijuhiks. Samuti pakub see madalat vastupidavust soojusenergiale, mis on aku jõudluses kriitiline tegur. 

Idufirmad kasutavad juba akutehnoloogias grafeeni potentsiaali. Näiteks on Nanograf teatanud, et nende akude tööaeg on tavaliste liitiumioonakudega võrreldes 50 protsenti pikem. Lisaks on nad täheldanud oma akude süsiniku jalajälje 25-protsendilist vähenemist ja sama väljundi kaalu vähenemist poole võrra. 

Teine startup, Real Graphene, kasutab grafeeni vastupidavust, et luua patareisid, mis suudavad toime tulla võimsama elektrivooluga. See funktsioon on eriti oluline elektrisõidukite jaoks, mis nõuavad akusid, mis taluvad suurt pinget. Kuigi elektrisõidukite akude testimisperiood kestab tavaliselt kolm kuni neli aastat, on Real Graphene nende tehnoloogia potentsiaali suhtes optimistlik. Nad usuvad, et nende grafeenipõhised akud suudavad tavalise tarbija elektrisõiduki laadida vähem kui tunniga, mis on praeguste laadimisaegadega võrreldes märkimisväärne paranemine. 

Häiriv mõju

Grafeenpatareide poolt võimaldatud elektrisõidukite kiiremad laadimisajad võivad muuta olukorra, muutes elektrisõidukid tarbijate jaoks atraktiivsemaks. Veelgi enam, kuna ettevõtted püüavad üha enam viia oma tegevust keskkonna-, sotsiaal- ja juhtimispoliitikaga (ESG) vastavusse, kasvab nõudlus puhtamate energiavõimaluste, näiteks grafeenpatareide järele. See nihe võib ergutada edasist uurimis- ja arendustegevust selles valdkonnas, hoolimata praegustest rahastamispiirangutest.

Veelgi enam, grafeenakude potentsiaal ulatub kaugemale kui elektrisõidukid. Mõelge kodumasinatele ja elektritööriistadele, mis on meie igapäevaelu lahutamatu osa. Grafeenpatareide kasutamisel võib nende seadmete eluiga ja jõudlus oluliselt paraneda. Näiteks võib grafeenaku toitel töötav akutrell töötada pikema aja jooksul, vähendades laadimise sagedust ja parandades tootlikkust. Samamoodi võiksid kodumasinad, nagu tolmuimejad ja muruniidukid, muutuda tõhusamaks ja mugavamaks kasutamiseks. Need täiustused võivad viia tarbijate ootuste ja standardite muutumiseni selliste seadmete suhtes, mõjutades tootjaid grafeenpatareisid kasutusele võtma.

Grafeeni kõrged tootmiskulud on aga oluliseks takistuseks selle laialdasele kasutuselevõtule. Vaatamata sellele on suurte ettevõtete, nagu Tesla Motors, Samsung ja Microsoft, huvi grafeenakude arendamise vastu paljulubav märk. Nende kaasamine võib viia tootmistehnikate edenemiseni, vähendades potentsiaalselt kulusid ja muutes grafeenpatareid ligipääsetavamaks. See võib avada selle materjali jaoks laia valikut rakendusi alates olmeelektroonikast kuni taastuvenergiasüsteemideni.

Grafeenpatarei tehnoloogia tagajärjed

Grafeenpatareide laiemad tagajärjed võivad hõlmata järgmist:

• Elektrisõidukite kulude märkimisväärne langus, mis kiirendab veelgi enam maailmas eemaldumist igasugustest sisepõlemismootoritest. 
• Elektrilennukite ja VTOL-sõidukite (vertikaalne õhkutõus ja maandumine) kiirendatud arendamine tarbija- ja kommertskasutuseks – muutes linna- ja pikamaa droonitranspordi elujõuliseks.
• Valitsuse investeering moderniseeritud elektrivõrkudesse ja laadimisjaamadesse, mis suudavad elektrit ohutult tarnida viisil, mis võimaldab grafeenakude standardvarustuses olevat kiiret laadimist.
• Uute töökohtade loomine pärast tootmiskulude vähenemist ja grafeenpatareide masstootmine muutub reaalsuseks.
• Uued tööstusharud ja töövõimalused kõrgtasemel materjaliteaduses ja akude tootmises.
• Uued eeskirjad ja standardid, mis tagavad grafeenakude ohutu ja eetilise kasutamise, mis viivad turvalisema ja reguleerituma energiasalvestusturuni.
• Pikemalt kestvate ja kiiremini laetavate akude kättesaadavus mõjutab demograafilisi suundumusi, kuna rohkem inimesi, eriti kaugemates piirkondades, saavad juurdepääsu usaldusväärsetele toiteallikatele.

Küsimused, mida kaaluda

• Tehnoloogiatooted, nagu mobiiltelefonid ja tahvelarvutid, ning muud kaubanduslikud seadmed kestavad tõenäoliselt palju kauem, kui neid toidavad grafeenakud. Millist mõju see teie arvates avaldab jaemüügile ja tarbimisele üldiselt?
• Arvestades grafeenakudega elektrisõiduki eeliseid, sealhulgas selle kiiret laadimisvõimet, kas arvate, et grafeenakud stimuleerivad suuremat huvi elektrisõidukite vastu ja nende omandiõigust?