Графен батареясы: Hype жылдам зарядталатын шындыққа айналады

• автор:
• Автордың аты-жөні

  Кванттық болжау
• Ақпан 23, 2022

Түсінікті қорытынды

Графен жоғары бетінің ауданы, беріктігі, икемділігі және тиімді электр өткізгіштігі сияқты бірегей қасиеттеріне байланысты энергия сақтауда толқындар жасайды. Стартаптар бұл қасиеттерді дәстүрлі батареялардан асып түсетін батареяларды әзірлеу үшін пайдаланады, бұл ұзағырақ жұмыс уақытын, көміртегі іздерін азайтуды және тезірек зарядтау уақыттарын, әсіресе электр көліктері үшін (EV). Қазіргі уақытта кең таралуға кедергі келтіретін жоғары өндірістік шығындарға қарамастан, графен батареяларының әлеуеті тұрмыстық техникадан жаңартылатын энергия жүйелеріне дейін әртүрлі секторларды өзгерте алады.

Графен контексі

Бізге белгілі графиттің ең жұқа түрі графен энергия сақтау саласында назар аударып келе жатқан материал болып табылады. Бұл материал көміртегі атомдарының бір қабатынан тұрады, бұл оның көлеміне қатысты жоғары бетінің ауданын береді. Бұл бірегей қасиет оны батареялар мен суперконденсаторларда пайдалану үшін тамаша таңдау жасайды. Графеннің жұқалығы оның беріктігімен, икемділігімен және жеңіл табиғатымен үйлеседі, оны электр тогының тиімді өткізгішіне айналдырады. Ол сондай-ақ батарея өнімділігінің маңызды факторы болып табылатын жылу энергиясына төмен қарсылықты ұсынады. 

Стартаптар қазірдің өзінде аккумуляторлық технологияда графеннің әлеуетін пайдаланып жатыр. Мысалы, Nanograf олардың батареялары кәдімгі литий-ионды батареялармен салыстырғанда жұмыс уақытының 50 пайызға артқанын хабарлады. Сонымен қатар, олар батареяларының жалпы көміртегі ізінің 25 пайызға азайғанын және сол өнімділік үшін салмағының екі есе азайғанын атап өтті. 

Тағы бір стартап, Real Graphene, графеннің беріктігін пайдаланып, қуатты электр тогын басқара алатын батареяларды жасауда. Бұл мүмкіндік әсіресе кернеудің жоғары деңгейіне төтеп бере алатын батареяларды қажет ететін электр машиналары үшін маңызды. EV батареяларын сынау кезеңі әдетте үш-төрт жылға созылғанымен, Real Graphene олардың технологиясының әлеуетіне оптимистік көзқараспен қарайды. Олардың пікірінше, олардың графен негізіндегі батареялары стандартты тұтынушы электр энергиясын бір сағаттан аз уақыт ішінде зарядтай алады, бұл ағымдағы зарядтау уақытынан айтарлықтай жақсарады. 

Деструктивті әсер

Графен батареялары арқылы іске қосылған электр машиналарын жылдамырақ зарядтау уақыттары ойынды өзгерте алады, бұл электр машиналарын тұтынушылар үшін тартымды нұсқаға айналдырады. Сонымен қатар, компаниялар өз жұмыстарын экологиялық, әлеуметтік және басқару (ESG) саясаттарымен сәйкестендіруді мақсат еткен сайын, графен батареялары сияқты таза энергия опцияларына сұраныс артуы мүмкін. Бұл ауысу қаржыландырудағы қазіргі шектеулерге қарамастан, осы саладағы зерттеулер мен әзірлемелерді одан әрі ынталандыруы мүмкін.

Сонымен қатар, графен батареяларының әлеуеті тек EV-дан асып түседі. Күнделікті өміріміздің ажырамас бөлігі болып табылатын тұрмыстық техника мен электр құралдарын қарастырайық. Бұл құрылғылар графен батареяларын пайдалану арқылы олардың қызмет ету мерзімі мен өнімділігін айтарлықтай жақсартуды көре алады. Мысалы, графен батареясымен жұмыс істейтін сымсыз бұрғы ұзақ уақыт жұмыс істей алады, қайта зарядтау жиілігін азайтады және өнімділікті арттырады. Сол сияқты, шаңсорғыштар мен шөп шабатын машиналар сияқты тұрмыстық техника тиімдірек және пайдалану ыңғайлы бола алады. Бұл жақсартулар өндірушілердің графен батареяларын қабылдауына әсер етіп, тұтынушылардың күтулері мен мұндай құрылғыларға арналған стандарттарының өзгеруіне әкелуі мүмкін.

Дегенмен, графенді өндірудің жоғары құны оның кеңінен таралуына айтарлықтай кедергі болып табылады. Осыған қарамастан, Tesla Motors, Samsung және Microsoft сияқты ірі компаниялардың графен батареяларын дамытуға қызығушылық танытуы келешегі зор. Олардың қатысуы өндіріс техникасын жетілдіруге, шығындарды азайтуға және графен батареяларын қол жетімді етуге әкелуі мүмкін. Бұл тұтынушылық электроникадан жаңартылатын энергия жүйелеріне дейін осы материалға қосымшалардың кең ауқымын ашуы мүмкін.

Графендік батарея технологиясының салдары

Графендік батареялардың кеңірек салдары мыналарды қамтуы мүмкін:

• Электр көліктерінің құнының айтарлықтай төмендеуі әлемнің барлық түрдегі жанғыш көліктерден бас тартуын одан әрі тездетеді. 
• Электрлік ұшақтар мен VTOL (тік ұшып көтерілу және қону) көліктерін тұтынушылық және коммерциялық мақсатта пайдалану үшін жедел дамыту - қалалық және ұзақ қашықтыққа ұшқышсыз көліктерді өміршең етеді.
• Графен батареяларымен стандартты болып табылатын жылдам зарядтауға мүмкіндік беретін жолмен электр энергиясын қауіпсіз жеткізе алатын жаңартылған электр желілері мен зарядтау станцияларына мемлекеттік инвестиция.
• Өндіріс шығындары азайып, графендік батареяларды жаппай өндіруден кейін жаңа жұмыс орындарын құру шындыққа айналады.
• Жетілдірілген материалтану мен аккумулятор өндірісіндегі жаңа салалар мен жұмыс мүмкіндіктері.
• Графендік батареяларды қауіпсіз және этикалық пайдалануды қамтамасыз ететін жаңа ережелер мен стандарттар энергияны сақтау нарығының қауіпсіз және реттелетініне әкеледі.
• Демографиялық үрдістерге әсер ететін ұзағырақ және жылдам зарядталатын батареялардың болуы, әсіресе шалғай аудандарда сенімді қуат көздеріне қол жеткізе алатын адамдар санының көп болуы.

Қарастырылатын сұрақтар

• Ұялы телефондар мен планшеттер және басқа да коммерциялық құрылғылар сияқты технологиялық өнімдер графен батареяларымен жұмыс істейтін болса, әлдеқайда ұзағырақ қызмет етеді. Бұл бөлшек саудаға және жалпы тұтынушылыққа қандай әсер етеді деп ойлайсыз?
• Графен батареясымен жұмыс істейтін EV-ның артықшылықтарын, оның ішінде оның жылдам зарядтау қабілетін ескере отырып, графен батареялары электр көліктеріне үлкен қызығушылық пен меншікті ынталандырады деп ойлайсыз ба?