გრაფენის ბატარეა: Hype ხდება სწრაფი დატენვის რეალობა

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• თებერვალი 23, 2022

Insight რეზიუმე

გრაფენი ქმნის ტალღებს ენერგიის შესანახად მისი უნიკალური თვისებების გამო, როგორიცაა მაღალი ზედაპირის ფართობი, სიმტკიცე, მოქნილობა და ეფექტური ელექტროგამტარობა. სტარტაპები იყენებენ ამ თვისებებს იმისთვის, რომ განავითარონ ბატარეები, რომლებიც აჯობებენ ტრადიციულ ბატარეებს, გვპირდებიან უფრო ხანგრძლივ მუშაობას, შემცირებულ ნახშირბადის კვალს და უფრო სწრაფ დატენვას, განსაკუთრებით ელექტრო მანქანებისთვის (EVs). მიუხედავად წარმოების მაღალი ხარჯებისა, რომლებიც ამჟამად ხელს უშლის ფართო გამოყენებას, გრაფენის ბატარეების პოტენციალმა შეიძლება გარდაქმნას სხვადასხვა სექტორი, საყოფაცხოვრებო ტექნიკიდან განახლებადი ენერგიის სისტემებამდე.

გრაფენის კონტექსტი

გრაფენი, ჩვენთვის ცნობილი გრაფიტის ყველაზე თხელი ფორმა, არის მასალა, რომელიც ყურადღებას იპყრობს ენერგიის შენახვის სფეროში. ეს მასალა შედგება ნახშირბადის ატომების ერთი ფენისგან, რაც მას მის მოცულობასთან შედარებით მაღალ ზედაპირის ფართობს აძლევს. ეს უნიკალური თვისება მას შესანიშნავ არჩევანს ხდის ბატარეებსა და სუპერკონდენსატორების გამოსაყენებლად. გრაფენის სიმკვრივე, მის სიძლიერესთან, მოქნილობასთან და სიმსუბუქესთან ერთად, მას ელექტროენერგიის ეფექტურ გამტარად აქცევს. ის ასევე გვთავაზობს დაბალ წინააღმდეგობას სითბოს ენერგიის მიმართ, რაც გადამწყვეტი ფაქტორია ბატარეის მუშაობისთვის. 

სტარტაპები უკვე იყენებენ გრაფენის პოტენციალს ბატარეის ტექნოლოგიაში. მაგალითად, ნანოგრაფი იტყობინება, რომ მათი ბატარეები აჩვენებენ მუშაობის დროის 50 პროცენტიან ზრდას ჩვეულებრივ ლითიუმ-იონურ ბატარეებთან შედარებით. გარდა ამისა, მათ აღნიშნეს მათი ბატარეების მთლიანი ნახშირბადის ანაბეჭდის 25 პროცენტით შემცირება და იმავე გამომუშავების წონის ნახევარით შემცირება. 

კიდევ ერთი სტარტაპი, Real Graphene, იყენებს გრაფენის გამძლეობას, რათა შექმნას ბატარეები, რომლებიც გაუმკლავდებიან უფრო მძლავრ ელექტრო დენს. ეს ფუნქცია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ელექტრომობილებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ბატარეებს, რომლებიც უძლებენ სტრესის მაღალ დონეს. მიუხედავად იმისა, რომ EV ბატარეების ტესტირების პერიოდი ჩვეულებრივ გრძელდება სამიდან ოთხ წლამდე, Real Graphene ოპტიმისტურად არის განწყობილი მათი ტექნოლოგიის პოტენციალის მიმართ. მათ მიაჩნიათ, რომ მათ გრაფენზე დაფუძნებულ ბატარეებს შეუძლიათ სტანდარტული სამომხმარებლო ელექტრომობილების დამუხტვა საათზე ნაკლებ დროში, რაც მნიშვნელოვანი გაუმჯობესებაა დატენვის მიმდინარე დროებთან შედარებით. 

დამრღვევი გავლენა

გრაფენის ბატარეებით ჩართული ელექტრომობილების უფრო სწრაფი დატენვის დრო შეიძლება იყოს თამაშის შეცვლა, რაც ელექტრომობილებს უფრო მიმზიდველ ვარიანტად აქცევს მომხმარებლებისთვის. უფრო მეტიც, რადგან კომპანიები სულ უფრო მეტად მიზნად ისახავს თავიანთი ოპერაციების გარემოსდაცვით, სოციალურ და მმართველობის (ESG) პოლიტიკას, მოთხოვნა უფრო სუფთა ენერგიის ვარიანტებზე, როგორიცაა გრაფენის ბატარეები, სავარაუდოდ გაიზრდება. ამ ცვლილებამ შეიძლება წაახალისოს შემდგომი კვლევა და განვითარება ამ სფეროში, მიუხედავად დაფინანსების ამჟამინდელი შეზღუდვისა.

უფრო მეტიც, გრაფენის ბატარეების პოტენციალი სცილდება მხოლოდ ელექტრომობილებს. განვიხილოთ საყოფაცხოვრებო ტექნიკა და ელექტრო იარაღები, რომლებიც ჩვენი ყოველდღიური ცხოვრების განუყოფელი ნაწილია. გრაფენის ბატარეების გამოყენებით ამ მოწყობილობებს შეეძლოთ მათი სიცოცხლის ხანგრძლივობისა და მუშაობის მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება. მაგალითად, უსადენო საბურღი, რომელიც იკვებება გრაფენის ბატარეით, შეიძლება იმუშაოს უფრო ხანგრძლივად, რაც შეამცირებს დატენვის სიხშირეს და აუმჯობესებს პროდუქტიულობას. ანალოგიურად, საყოფაცხოვრებო ტექნიკა, როგორიცაა მტვერსასრუტები და გაზონის სათიბი, შეიძლება გახდეს უფრო ეფექტური და მოსახერხებელი გამოსაყენებლად. ამ გაუმჯობესებამ შეიძლება გამოიწვიოს მომხმარებელთა მოლოდინებისა და სტანდარტების შეცვლა ასეთი მოწყობილობებისთვის, რაც გავლენას მოახდენს მწარმოებლებზე გრაფენის ბატარეების მიღებაზე.

თუმცა, გრაფენის წარმოების მაღალი ღირებულება მნიშვნელოვანი ბარიერია მისი ფართო გამოყენებისთვის. ამის მიუხედავად, დიდი კომპანიების, როგორიცაა Tesla Motors, Samsung და Microsoft-ის ინტერესი გრაფენის ბატარეების შემუშავების მიმართ პერსპექტიული ნიშანია. მათმა მონაწილეობამ შეიძლება გამოიწვიოს წარმოების ტექნიკის წინსვლა, პოტენციურად შეამციროს ხარჯები და გახადოს გრაფენის ბატარეები უფრო ხელმისაწვდომი. ამან შეიძლება გახსნას ამ მასალის გამოყენების ფართო სპექტრი, სამომხმარებლო ელექტრონიკიდან განახლებადი ენერგიის სისტემებამდე.

გრაფენის ბატარეის ტექნოლოგიის შედეგები

გრაფენის ბატარეების უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს:

• ელექტრომობილების ღირებულების მნიშვნელოვანი შემცირება, რაც კიდევ უფრო აჩქარებს მსოფლიოს ყველა სახის წვის სატრანსპორტო საშუალებებს შორს. 
• ელექტრული თვითმფრინავების და VTOL-ების (ვერტიკალური აფრენა და დაშვება) მანქანების დაჩქარებული განვითარება სამომხმარებლო და კომერციული გამოყენების შემთხვევებისთვის - ურბანული და საქალაქთაშორისო თვითმფრინავების ტრანსპორტირება სიცოცხლისუნარიანი.
• მთავრობის ინვესტიცია მოდერნიზებულ ელექტრო ქსელებსა და დამტენ სადგურებში, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტროენერგიის უსაფრთხოდ მიწოდება ისე, რომ უზრუნველყოფილი იყოს სწრაფი დამუხტვა, რაც სტანდარტულია გრაფენის ბატარეებით.
• ახალი სამუშაო ადგილების შექმნა, როგორც კი წარმოების ხარჯები შემცირდება და გრაფენის ბატარეების მასობრივი წარმოება რეალობად იქცევა.
• ახალი ინდუსტრიები და სამუშაო შესაძლებლობები მოწინავე მატერიალურ მეცნიერებაში და ბატარეის წარმოებაში.
• ახალი რეგულაციები და სტანდარტები გრაფენის ბატარეების უსაფრთხო და ეთიკური გამოყენების უზრუნველსაყოფად, რაც გამოიწვევს ენერგიის შენახვის უფრო უსაფრთხო და რეგულირებულ ბაზარს.
• გრძელვადიანი და უფრო სწრაფად დამუხტვის ბატარეების ხელმისაწვდომობა გავლენას ახდენს დემოგრაფიულ ტენდენციებზე, უფრო მეტი ადამიანი, განსაკუთრებით შორეულ რაიონებში, იღებენ წვდომას სანდო დენის წყაროებზე.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• ტექნოლოგიური პროდუქტები, როგორიცაა მობილური ტელეფონები და ტაბლეტები, და სხვა კომერციული მოწყობილობები, სავარაუდოდ, გაცილებით მეტხანს გაგრძელდება, როდესაც იკვებება გრაფენის ბატარეებით. როგორ ფიქრობთ, რა გავლენას მოახდენს ეს საცალო გაყიდვებზე და ზოგადად მომხმარებლებზე?
• თუ გავითვალისწინებთ გრაფენის ბატარეებზე მომუშავე ელექტრომობილების უპირატესობებს, მათ შორის მისი სწრაფი დატენვის შესაძლებლობის ჩათვლით, როგორ ფიქრობთ, გრაფენის ბატარეები გააძლიერებს ინტერესს და მფლობელობას ელექტრო მანქანების მიმართ?