A grafén alapú elemeket széles körben használják különféle kereskedelmi célokra. A grafén-alapú akkumulátorok teljesítményének javítása és életciklus-előnye a hagyományos lítium-ion akkumulátorokkal szemben kifizetődő.
A Tesla Motors Ilona Mask ismert példája az innovatív cégeknek, amelyek aktívan részt vesznek a grafén akkumulátorok kutatásában és forgalmazásában.
Sodrezhanie
Mi a grafén akkumulátor?
A grafén számos csodálatos tulajdonsága miatt széles körben "csodálatos anyag" néven ismert. Ez egy erős elektromos és hőenergia vezető, rendkívül könnyű és rugalmas, nagy felülettel. Környezetbarátnak és fenntarthatónak tekintik, korlátlan lehetőségekkel számos alkalmazáshoz.
Érdekes tudni! A grafén akkumulátorok csökkenthetik az elemek környezeti hatásait.
A grafén egy univerzális molekula, amely számos egyedi és kívánatos tulajdonsággal rendelkezik, és különféle módon használható fel, mivel alkalmazásához nincs egyetemes megoldás.
Arra szolgál, hogy javítsa a hagyományos anyagokban már megtalálható számos előnyt, de elősegíti a korábbi akkumulátorral kapcsolatos korlátozások leküzdését is, ami megnöveli az akkumulátor élettartamát vagy az akkumulátor teljesítményét.
Hogy van a produkció?
A felhasználható szervetlen vegyületek átalakítása grafén és fémek alapján sokféleképpen elvégezhető. Az új technológia fejlődésével a módszereket gyakran feltalálják és később használják.
Bármelyik módszernél mindig többféle módszer létezik magának az anyagnak a szintézisére. Nem lenne praktikus leírni mindegyiket, ezért itt egy speciális módszert vesszük figyelembe.
A tiszta grafén-alapú elektródot 100 mg grafén-oxid-port diszpergálva 30 ml desztillált vízben diszpergálva és 30 percen keresztül ultrahanggal nyerve kapjuk. A kapott szuszpenziót főzőlapon melegítjük 100 ° C hőmérsékletre, majd hozzáadunk 3 ml hidrazin-hidrátot.
A szuszpenziót 98 ° C-on tartjuk 24 órán át a grafén-oxid redukciója céljából. A redukált grafén-oxid szűréssel összegyűjthető, így fekete por marad. A szűrt port ezután többször desztillált vízzel mossuk a hidrazin feleslegének csökkentése érdekében.
A grafén port vízben újraszuszpendáljuk ultrahang alkalmazásával, és a kapott oldatot 4000 fordulat / perc sebességgel 3 percig centrifugáljuk a nagyobb részecskék eltávolítása céljából. A grafént vákuumszűréssel összegyűjtjük és vákuumban szárítjuk. Ipari méretekben Nagy-Britannia, Oroszország, Spanyolország, az Egyesült Államok és Dél-Korea vállalatok gyártják.
A működés és az eszköz elve
A grafén akkumulátorok működési elve és elrendezése hasonló a hagyományos akkumulátorokhoz, ahol két elektródot és egy elektrolit oldatot használnak az ionátvitel megkönnyítésére. A grafén-alapú és a szilárdtest-elemek közötti fő különbség az egyik vagy mindkét elektróda összetétele.
A változás elsősorban a katódban rejlik, de szén allotropok is használhatók az anódban. A hagyományos akkumulátorban lévő katód kizárólag szilárd anyagokból áll, de a kompozit hibrid anyagot használják katódként a grafén akkumulátorban.
Műszaki adatok és szolgáltatások
Az akkumulátor területén a hagyományos anyagokat jelentősen javítják a grafén. A magnézium-grafén akkumulátor könnyű, tartós és nagy kapacitású energia tárolására, valamint a töltési idő csökkentésére alkalmas. Ez növeli a vezetőképességet anélkül, hogy szükség lenne a szén mennyiségére, amelyet a hagyományos akkumulátorokban használnak.
A grafén számos módon javíthatja az akkumulátor tulajdonságait, például az energia sűrűségét és alakját. A lítium-ion akkumulátorok (és más típusú újratölthető elemek) javíthatók úgy, hogy a grafént bevezetik az akkumulátor anódjába és az anyag vezetőképességét felhasználják a morfológiai optimalizálás és a teljesítmény elérése érdekében.
Fontos! A grafén-alapú akkumulátorok vezetőképessége lényegesen magasabb, mint más félvezető anyagokhoz.
Azt is felfedezték, hogy a hibrid anyagok előállítása hasznos lehet az akkumulátor minőségének javítása érdekében. Lítium-ion katódokon például alkalmazható a VO 2 és a grafén vanádium-oxid katalízisének hibridizációja, amely gyors töltést és kisütést, valamint a töltési ciklus nagyobb tartósságát biztosítja.
Ebben az esetben a VO 2 nagy energiaintenzitással rendelkezik, de rossz elektromos vezetőképességgel rendelkezik, amelyet a grafén, mint egyfajta szerkezeti "alap" felhasználásával lehet megoldani, amelyre a VO 2 rögzíthető - így létrejön egy hibrid anyag, amely nagy kapacitással és kiváló vezetőképességgel rendelkezik.
Előnyök és hátrányok
A fő előnyök listájának tartalmaznia kell:
- Ökológiai tisztaság.
- Nagy fajlagos kapacitás.
- Magas vezetőképesség.
- Gyors töltés.
- Műszaki tartósság.
Az akkumulátor egyetlen hátránya, hogy a termék jelentős mérete van. Ez alapján manapság nem lehetséges miniatűr eszközökbe (például telefonokba) implantálni.
Hol használják a grafén elemeket?
A grafén alapú akkumulátorok izgalmas potenciállal bírnak, és bár ezek még nem állnak rendelkezésre teljes mértékben, a kutatás és fejlesztés intenzív. Számos ismert vállalat használja őket.
2014 augusztusában a Tesla javaslatot tett egy új akkumulátor-technológia kifejlesztésére, amelynek majdnem kétszer akkora energiája lesz az elektromos autó modelljéhez.
A telefonokat illetően a Huawei 2016 novemberében bevezetett egy új, lítium-ion akkumulátort grafén bevonattal, amely magasabb hőmérsékleten (60 ° -kal a jelenlegi 50 ° -hoz képest) működhet, és hosszabb akkumulátor-élettartamot kínál.
2018 decemberében az indiai Log 9 Materials vállalat bejelentette, hogy egy új projekten dolgozik, amely elvileg a vízen futó elektromos járművek megjelenéséhez vezethet.
Technológiai kilátások
A népszerű vállalatok kutatói szerint a legújabb akkumulátorok sokkal hatékonyabbak, mint a hagyományos termékek. Ezen felül sokkal gyorsabban (percben) töltik fel az energiát.
Ez a technológia forradalomhoz vezet az elektromos autók fejlesztésében, az okostelefonok, valamint a laptopok és táblagépek gyártásában.
Kérdése van, vagy van valami hozzá? Ezután írjon nekünk erről a megjegyzésekben, ez az anyagot hasznosabbá, teljesebbé és pontosabbá teszi.
