Графеновые аккумуляторы
Обилие на рынке самых разнообразных устройств работающих на электроэнергии, даёт очень серьёзную нагрузку на производителей источников питания для подобной аппаратуры. Гонка технологий набирает обороты с каждым днём, а в распоряжении потребителя оказываются аккумуляторные батареи разработанные по самым разным «чудодейственным» методикам. Естественно, каждый производитель хвалит свою технологию, говоря только о её преимуществах перед другими. Особняком среди всей этой когорты стоят электронакопители в основе которых лежит такой передовой, супер совершенный материал как графен. Подробно о нём я рассказывал здесь, ну а в этой теме я хочу поговорить конкретно об аккумуляторах, изготовленных на основе графена.
Содержание:
- Перспективы графена.
- Устройство графенового электроаккумулятора.
- Основные направления разработки графеновых батарей.
- Особенности магний-графенового электронакопителя.
- Преимущества графеновых аккумуляторов.
- Недостатки графеновых аккумуляторов.
- Где можно приобрести графеновые аккумуляторы?
Перспективы графена
Чтобы вы лучше поняли, насколько эффективны графеновые АКБ, стоит сказать несколько слов о перспективах графена. Когда такие изделия станут действительно массовыми, появится возможность организовывать новые производства и исследовательские центры. Вещество можно будет использовать как на производстве, так и для хозяйственных потребностей.
Постановка графена на поток позволит создавать:
- новые модели электрокаров;
- линии для производства графена;
- специализированные заправочные станции;
- вычислительные машины маленьких размеров;
- также, будут снижены объёмы вредных выбросов в атмосферу.
В любом случае, углеродные аккумуляторы — технология, которая в будущем должна завоевать рынок, но случится это только тогда, когда специалисты отладят все технические нюансы производства.
Устройство графенового электроаккумулятора
Принцип работы графеновой электробатареи, многим напоминает популярные кислотные электронакопители. По ходу протекания химических реакций происходит выработка и накопление электроэнергии.
Устройство аккумуляторов созданных на основе графена, схоже с Li-pol вариациями электронакопителей. На данный момент, разработано несколько специальных технологических процессов, для создания графен-полимерных источников питания.
Положительный электрод выполнен из пластин графена и кремния, отрицательный же, в одном случае изготавливается из вещества на основе кобальта, во другом — из недорогостоящего магниевого оксида. Кстати сказать, если кто-то надумает собрать такую конструкцию дома из подручных средств — зря время потеряет. Технология изготовления довольно сложна для среднестатистического юзера, так что воплотить подобную затею в жизнь, собственными силами в гаражных условиях — просто не реально.
Основные направления разработки графеновых батарей
Американская модель
Для отрицательного электрода используется такое вещество как лития кобальтат, а для положительного — материал, состоящий из графена и моноплёнки. Такую продукцию можно встретить довольно редко, а причина проста: её производство требует повышенных финансовых затрат и кроме того, соли на основе лития токсичны.
Российская модель
Здесь за минусовой электрод отвечают соединения на основе магния. Эти аккумуляторы могут предложить пользователю весьма привлекательные характеристики и вдобавок, ценник у них доступен широким массам. Вещества которые применяются в таких девайсах — не токсичны.
Графен обладает повышенной электропроницаемостью и помимо этого, он ещё и к накоплению электрозаряда склонен. Такие преимущества ведут к тому, что в обоих случаях скорость движения ионов между электродами возрастает и параллельно, увеличивается ёмкость электробатарей.
Особенности магний-графенового электронакопителя
Первые источники питания с использованием магния были разработаны испанскими учёными в 2017-ом году. АКБ на основе графена, в которых электролитом выступает магний, заряжаются в ускоренном режиме и при этом являются более ёмкими. Данную разработку нередко относят к батареям новой генерации. Если сравнивать их с классическими литий-ионными накопителями, то первые на 77% дешевле и на 50% легче Li-ion аналогов.
Повышенная подвижность ионов даёт возможность заряжать графеновые изделия за каких-то восемь минут, а максимальный показатель ёмкости может организовать электрической машине целых 1000 километров пробега.
Принцип действия любых электроаккумуляторов — химические процессы восстановления и окисления. Магний, стоящий почти в двадцать раз меньше лития, был выбран не просто так. Как и литий, он не взрывоопасен когда контактирует с жидкостью, кроме того, его легче подвергать утилизации и запасов магния по всему миру гораздо больше чем лития.
Однако несмотря на все преимущества, магний не является идеальным материалом, поэтому с созданием магний-графеновых накопителей у разработчиков были затруднения. Значимой сложностью оказался выбор электролита, в котором бы передвигались ионы. Кстати сказать, учёные корпят над этим и по сей день. Также, по их мнению, магний-графеновые АКБ нового поколения будут обладать в 2,5 раза большей ёмкостью, по сравнению с традиционными литиевыми электронакопителями.
Представители немецкого автопрома взяли такой источник питания на тестирование, удовлетворившее в последствии инженеров. В связи с успешными испытаниями, пошли разговоры об использовании этих батарей в промышленности.
Магний-графеновые электронакопители являются наиболее перспективными среди всех разработок в данной области.
Преимущества графеновых аккумуляторов
- Скромная масса, что достигается посредством использования лёгких материалов.
- Передовые технологии позволили добиться и компактности.
- Высокий показатель внутренней проводимости, который переигрывает любой доступный на данный момент полупроводник.
- Мощность графена не идёт на спад по причине частых зарядок/разрядок.
- Высокая внутренняя ёмкость и стойкость к износу.
- Увеличенный срок эксплуатации.
- Можно регулировать основные параметры.
- Относительно низкая цена.
- В природе кристаллы углеводородов имеют широкое распространение. На данный момент графен изготавливают в промышленных масштабах, причём по довольно простой методике.
- Солидные показатели водонепроницаемости и прочности.
- Графен экологически чистый материал, не оказывающий никакого негативного влияния на окружающую среду.
- Повреждённые участки быстро восстанавливаются.
- Высокая скорость зарядки.
Недостатки графеновых аккумуляторов
- Низкая плотность, не позволяющая использовать графеновые электронакопители на мобильных устройствах — они слишком крупные для таких девайсов.
- Продукт ещё не является массовым.
Где можно приобрести графеновые аккумуляторы?
К большому сожалению, на данный момент эти высокоэффективные изделия существуют только в виде проектов — по поводу серийного же производства, никто однозначно ответить не может. Однако когда эту продукцию таки поставят на конвейер доведя перед этим до совершенства, потребителя ожидает настоящее техническое чудо, чуть ли не фантастика, ведь такие батарейки смогут без подзарядки функционировать целый год!
Графен ещё мало изучен, поэтому высшие чины не торопятся давать ему ход. Но, представьте себе, что в одном боксе, с габаритами как у пачки масла, может вместиться 1 МВт энергии! Наверняка найдутся деструктивные личности, которые захотят использовать данную технологию далеко не во благо! Но в то же время, автопроизводители не останавливаются на достигнутом и продолжают тестировать изобретение на своих производственных мощностях, постепенно доводя графеновые АКБ до нужных им кондиций.
Заключение
Вот такие они, источники питания на основе графена, весьма многообещающие но ещё не изготавливаемые серийно. Без сомнений, их время настанет, ведь у данной аппаратуры огромнейшее количество преимуществ и практически нет недостатков. Разработчики не зря сделали ставку на графен, однако им всё же нужно время, чтобы довести технологию до ума!
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
