Grafēna baterijas - tehnoloģija, kas mainīs pasauli

2004. gadā krievu zinātnieki Konstantīns Novoselovs un Andrejs Spēle, strādājot Mančestras universitātē (Mančestera, Lielbritānija), ieguva grafēns uz silīcija oksīda substrāta. Tā bija stabila divdimensiju plēve, pateicoties tās savienošanai ar plānu oksīda (dielektriskā) slāni. Pēc tam zinātnieki izmērīja viena atoma biezas oglekļa plēves parametrus (miljons reizes plānāka nekā papīra lapa), piemēram, elektrisko vadītspēju, Šubņikova-de Hasa efektu un Hallas efektu. Par šiem progresīvajiem darbiem Novoselovs un Spēle 2010. gadā saņēma Nobela prēmiju.

Mūsdienās grafēnu pamatoti var saukt par 21. gadsimta revolucionāro materiālu. Šis oglekļa savienojums ir visplānākais, spēcīgākais un tam ir augstākā elektriskā vadītspēja. Šodien grafēna izpētei ir piešķirti vairāki miljardi dolāru, un, pēc zinātnieku domām, šis materiāls var aizstāt silīciju pusvadītāju nozarē. Grafēns neapšaubāmi mainīs tehnoloģiju pasauli nākamajos gados, arī tāpēc, ka tas ir lēts ražošanai un ļoti izplatīts dabā. Katrā valstī to ir daudz.

Tikmēr inženieri no Spānijas izstrādāja jaunas paaudzes uzlādējamu akumulatoru, kura pamatā ir grafēns. Izrādījās, ka tas ir par 77% lētāks nekā litija kolēģi, divas reizes vieglāks, un grafēna unikālo elektrību vadošo īpašību dēļ to var pilnībā uzlādēt tikai 8 minūtēs, un šī uzlāde ir pietiekama elektriskajam automobilim 1000 kilometru garumā.

Jaunās baterijas jau ir pārbaudījušas divas vācu automašīnu firmas. Elektriskais automobilis tiek uzskatīts par ļoti daudzsološu transporta veidu, neskatoties uz tā mazāku jaudu un ātrumu, salīdzinot ar tradicionālajiem transportlīdzekļiem ar šķidro degvielu, jo tas apmierina vairuma cilvēku pamatvajadzības.

Vismodernākās ražošanas elektriskās automašīnas litija baterijas Lai uzlādētu, ir vajadzīgas vairākas stundas, kamēr uzlāde ir pietiekama gandrīz 300 kilometriem. Salīdzinot ar to, jaunā Spānijas grafēna akumulatoru kompānija Graphenano, kas izstrādāta sadarbībā ar Kordovas Nacionālās universitātes zinātniekiem, izskatās kā revolucionārs brīnumu avots, pilnībā novēršot tradicionālo litija jonu akumulatoru nepilnības.

Pašlaik Grafenano ir pasaules vadošais grafēna ražotājs rūpnieciskos apjomos, un inženieru jau iegūtā pieredze ļauj mums saukt viņus par profesionāļiem šajā revolucionārajā ceļā.

Grafēns ir ārkārtīgi viegls, 1 kvadrātmetra loksne sver 0,77 gramus, tā ir caurspīdīga, elastīga, ūdensnecaurlaidīga, 200 reizes spēcīgāka par tēraudu un tajā pašā laikā nerada draudus videi. Pēc bojājumiem materiāls tiek viegli atjaunots. Grafēna īpaši augstā elektriskā vadītspēja ļauj mikroshēmās iegūt ātrumu 100 reizes lielāku nekā mūsdienu silīcija mikroshēmas.

Grafēns viegli vada siltumu, ģenerē elektrību un spēj mainīt tā īpašības kombinācijā ar citiem materiāliem - tajā var krustoties pat vismazākie hēlija atomi.

2015. gada beigās Graphenano, pateicoties kopīgiem centieniem ar Kordovas Nacionālās universitātes ķīmiķu un Grabat Energy ķīmiķu komandu, Spānijas pilsētā Jekla atvēra rūpnīcu, kuras platība ir vairāk nekā 7000 kvadrātmetru, lai ražotu grafēna-polimēra baterijas. Tika izveidots īpašs aprīkojums, lai nodrošinātu 20 montāžas līnijas 80 miljoniem šūnu.

Pirmās baterijas ar augstu pievienoto vērtību paredzēts izlaist 2017. gadā. Šīs baterijas neradīs gāzi un nebūs viegli uzliesmojošas, teiksim Grafenano, pat īssavienojums viņus nebiedēs. Polimērs ir sertificēts sadarbībā ar Dekras (Spānija) un TUV (Vācija) institūtiem.

Jaunā grafēna polimēra testa rezultāti jau ir pārsnieguši 1000 vatu uz kilogramu. Nav pārsteidzoši, ka Grafenano ir noslēdzis sadarbības līgumus ar daudziem līderiem aviācijas un autobūves nozarē, kā arī ar atjaunojamās enerģijas uzņēmumiem.