Grafēna akumulators: Hype kļūst par ātras uzlādes realitāti

• Autors:
• Autors nosaukums

  Quantumrun Foresight
• Februāris 23, 2022

Ieskata kopsavilkums

Grafēns rada viļņus enerģijas uzglabāšanā, pateicoties tā unikālajām īpašībām, piemēram, lielajam virsmas laukumam, izturībai, elastībai un efektīvai elektrovadītspējai. Jaunuzņēmumi izmanto šīs īpašības, lai izstrādātu akumulatorus, kas pārspēj tradicionālos, solot ilgāku darbības laiku, samazinātu oglekļa emisiju un ātrāku uzlādes laiku, īpaši elektriskajiem transportlīdzekļiem (EV). Neskatoties uz augstajām ražošanas izmaksām, kas pašlaik kavē plašu ieviešanu, grafēna bateriju potenciāls var pārveidot dažādas nozares, sākot no sadzīves tehnikas līdz atjaunojamās enerģijas sistēmām.

Grafēna konteksts

Grafēns, plānākā mums zināmā grafīta forma, ir materiāls, kas guvis uzmanību enerģijas uzkrāšanas jomā. Šis materiāls sastāv no viena oglekļa atomu slāņa, kas piešķir tam lielu virsmas laukumu attiecībā pret tā tilpumu. Šī unikālā īpašība padara to par lielisku izvēli izmantošanai akumulatoros un superkondensatoros. Grafēna plāns, apvienojumā ar tā izturību, elastību un vieglo dabu, padara to par efektīvu elektrības vadītāju. Tas piedāvā arī zemu izturību pret siltumenerģiju, kas ir kritisks akumulatora darbības faktors. 

Jaunuzņēmumi jau izmanto grafēna potenciālu akumulatoru tehnoloģijā. Piemēram, Nanograf ir ziņojis, ka viņu akumulatoriem ir par 50% ilgāks darbības laiks, salīdzinot ar parastajiem litija jonu akumulatoriem. Turklāt viņi ir pamanījuši savu akumulatoru kopējā oglekļa emisijas samazināšanos par 25 procentiem un svara samazināšanos uz pusi. 

Cits jaunuzņēmums, Real Graphene, izmanto grafēna izturību, lai radītu baterijas, kas spēj izturēt jaudīgāku elektrisko strāvu. Šī funkcija ir īpaši svarīga EV, kuriem ir nepieciešami akumulatori, kas spēj izturēt lielu spriedzi. Lai gan EV akumulatoru testēšanas periods parasti ilgst trīs līdz četrus gadus, Real Graphene ir optimistisks par to tehnoloģiju potenciālu. Viņi uzskata, ka viņu grafēna akumulatori varētu uzlādēt standarta patērētāju EV mazāk nekā stundā, kas ir ievērojams uzlabojums salīdzinājumā ar pašreizējo uzlādes laiku. 

Traucējoša ietekme

Ātrāks elektromobiļu uzlādes laiks, ko nodrošina grafēna akumulatori, varētu mainīt spēli, padarot EV par pievilcīgāku iespēju patērētājiem. Turklāt, tā kā uzņēmumi arvien vairāk cenšas saskaņot savu darbību ar vides, sociālo un pārvaldības (ESG) politiku, pieprasījums pēc tīrākām enerģijas iespējām, piemēram, grafēna baterijām, visticamāk, pieaugs. Šīs pārmaiņas varētu stimulēt turpmāku pētniecību un attīstību šajā jomā, neskatoties uz pašreizējiem finansējuma ierobežojumiem.

Turklāt grafēna bateriju potenciāls sniedzas ne tikai EV. Apsveriet sadzīves tehniku ​​un elektroinstrumentus, kas ir mūsu ikdienas dzīves neatņemama sastāvdaļa. Izmantojot grafēna baterijas, šīs ierīces varētu ievērojami uzlabot to kalpošanas laiku un veiktspēju. Piemēram, bezvadu urbjmašīna, ko darbina grafēna akumulators, varētu darboties ilgāku laiku, samazinot uzlādes biežumu un uzlabojot produktivitāti. Tāpat arī sadzīves tehnika, piemēram, putekļu sūcēji un zāles pļāvēji, varētu kļūt efektīvāka un ērtāk lietojama. Šie uzlabojumi varētu novest pie patērētāju vēlmēm un standartiem attiecībā uz šādām ierīcēm, ietekmējot ražotājus pieņemt grafēna baterijas.

Tomēr grafēna augstās ražošanas izmaksas ir būtisks šķērslis tā plašai ieviešanai. Neskatoties uz to, lielo uzņēmumu, piemēram, Tesla Motors, Samsung un Microsoft, interese par grafēna akumulatoru izstrādi ir daudzsološa zīme. Viņu iesaistīšanās varētu uzlabot ražošanas metodes, potenciāli samazinot izmaksas un padarot grafēna baterijas pieejamākas. Tas varētu pavērt plašu pielietojumu šim materiālam, sākot no plaša patēriņa elektronikas līdz atjaunojamās enerģijas sistēmām.

Grafēna akumulatoru tehnoloģijas ietekme

Plašāka grafēna bateriju ietekme var ietvert:

• Ievērojams EV izmaksu samazinājums, kas vēl vairāk paātrina pasaules pāreju no visa veida iekšdedzes transportlīdzekļiem. 
• Paātrināta elektrisko lidmašīnu un VTOL (vertikālās pacelšanās un nosēšanās) transportlīdzekļu izstrāde patērētāju un komerciāliem nolūkiem, padarot pilsētu un tālsatiksmes dronu transportu dzīvotspējīgu.
• Valdības ieguldījums modernizētos elektrotīklos un uzlādes stacijās, kas var droši piegādāt elektroenerģiju tādā veidā, kas nodrošina ātru uzlādi, kas ir standarta grafēna akumulatoriem.
• Jaunu darba vietu radīšana, tiklīdz ražošanas izmaksas samazinās un grafēna bateriju masveida ražošana kļūst par realitāti.
• Jaunas nozares un darba iespējas progresīvā materiālzinātnē un akumulatoru ražošanā.
• Jauni noteikumi un standarti, lai nodrošinātu drošu un ētisku grafēna akumulatoru lietošanu, tādējādi radot drošāku un regulētāku enerģijas uzglabāšanas tirgu.
• Ilgstošāku un ātrāk uzlādējamu akumulatoru pieejamība ietekmē demogrāfiskās tendences, jo vairāk cilvēku, jo īpaši attālos apgabalos, iegūst piekļuvi uzticamiem enerģijas avotiem.

Jautājumi, kas jāapsver

• Tehnoloģiju produkti, piemēram, mobilie tālruņi un planšetdatori, kā arī citas komerciālas ierīces, visticamāk, kalpos daudz ilgāk, ja to darbinās grafēna baterijas. Kā jūs domājat, kā tas ietekmēs mazumtirdzniecību un patēriņu kopumā?
• Ņemot vērā ar grafēna akumulatoru darbināma EV priekšrocības, tostarp tā ātrās uzlādes spēju, vai, jūsuprāt, grafēna akumulatori veicinās lielāku interesi un īpašumtiesības uz elektriskajiem transportlīdzekļiem?