InfoDnes.cz » Zpravodajství » Magazín » Auto moto

Grafen a polyanilin ve 2D jako cesta k superkondenzátorům pro elektromobilitu

21.07.2021
Elektromobilita by mohla dostat nové rozměry. A to doslova. Vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR vyvinuli z grafenu a vodivého polymeru nové dvojrozměrné (2D) materiály a prokázali, že jsou prakticky použitelné jako superkondenzátory.
Ilustrační snímek | Foto: pixabay.com
Superkondenzárory jsou alternativou rozličných lithiových baterií. Využívají se v případech, které vyžadují opakované ukládání
a odběr elektrické energie v menším množství na jednotku hmotnosti než u lithiových baterií, ale je požadováno krátké a velmi intenzivní zatížení. Jako konkrétní příklad lze uvést hybridní autobusy, jejichž dieselový motor pohánějí elektromotory, které při elektrodynamickém brždění ukládají energii do superkondenzátorů umístěných na střeše vozidla. Takové autobusy se v minulosti testovaly i v pražské městské dopravě.

Synergie kombinace uhlíkatých materiálů a vodivého polymeru, polyanilinu, byla prvně popsána před více než 10 lety. Ale až týmu pod vedením Martina Kalbáče se povedlo připravit takovéto materiály v 2D podobě, tedy definovaně a s tloušťkou odpovídající součtu rozměrů jednoho uhlíku tloušťky grafenu (syntetickému anologu tuhy) a jen o málo tlustší vrstvy polyanilinu.

Úkolem vodivého polymeru není vést elektřinu

Ačkoli polyanilin na rozdíl od naprosté většiny plastů vykazuje elektrickou vodivost srovnatelnou s hůře vodivými kovy, jeho úkolem v superkondenzátorech není vést elektřinu. V této aplikaci se využívá jeho schopnost opakovaně se oxidovat a redukovat, tj. měnit počet elektronů, které se nacházejí v řetězci polymeru. Grafen v popsaném systému funguje jako kondenzátor. Do polyanilinu se ukládá o řád více energie než do grafenové vrstvy: samotný grafen vykázal specifickou plošnou kapacitu 2,1 ?F cm?2, 2D materiál sestávající z grafenu a polyanilinu pak 21,2 ?F cm?2. Studie byla zveřejněna v ACS Applied Materials
& Interfaces.

Novost celého přístupu spočívá v kombinaci dvou jednoduchých syntetických kroků vedoucích k dobře definovanému materiálu. Funkcionalizace grafenu sulfonovými skupinami i příprava polyanilinové monovrstvy na površích funkcionalizovaných sulfonovými skupinami jsou postupy známé delší dobu z literatury, jen je dosud nikoho nenapadlo spojit dohromady. Ani jeden z procesů neprobíhá dokonale a jejich řiditelnost je značně omezená, ale jako dva následné kroky poskytují tenký a homogenní materiál.

"Naším cílem nebylo vzít dva materiály, nějak je smísit a dostat obtížně studovatelnou a nesnadno popsatelnou směs, na které si budeme dokazovat, že je v našich silách rozumně a dobře popsat velmi komplikovaný systém. Bylo tomu přesně naopak. Na základě hlubokých znalostí chemie a fyziky obou typů látek jsme navrhovali co nejjednodušší postup vedoucí k cíli tak, abychom se následně potýkali s překážkami plynoucími z nanorozměrů vzorků, ale ne s těmi plynoucími z nepříliš dobře definovaného složení," popisuje výzkum první autor studie chemik Michal Bláha.

"Námi připravené 2D struktury složené z grafenu a polyanilinu mají aplikační potenciál i v elektrokatalýze, jako fotodektory nebo jako senzory plynů," uzavírá Martin Kalbáč z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.

Zdroj: AV ČR

Další články z rubriky Auto moto

Historie i budoucnost: Nové výstavy ve Škoda Muzeu

Škoda Muzeum na jaře nabízí výstavy odkazující k historii i současnosti automobilky i k dalším tématům. Vedle výstav věnovaných 50. výročí vozů Škoda 200 RS a tématu udržitelnosti je na programu i tradiční Salon filmových klapek a obnovená možnost ...

Dvojice ikonických modelů slaví 65. výročí: Octavia i Felicia se staly milníky v historii značky Škoda

Mladá Boleslav - Hned dvě ikonická jména mladoboleslavské automobilky slaví 65. výročí. V březnu 1959 se veřejnosti na autosalonu v Ženevě a následně ...

Kia EV9 byla zvolena Světovým ženským autem roku 2024

Nejnovější čistě elektrická Kia EV9 byla vyhlášena celkovým vítězem v prestižní soutěži Světové ženské auto roku 2024 (WWCOTY). Mezi pěticí finalistů ...

Automobilka Tatra Trucks investuje 700 milionů korun do výrobních technologií

Kopřivnická automobilka odstartovala investice do špičkového strojního vybavení, aby zefektivnila výrobní procesy a zvýšila objem produkce až na 2500 ...

Ojetinám se dařilo i v únoru, AURES díky tomu za posledních 12 měsíců prodal už 100 tisíc aut

Síť autocenter AAA AUTO, Mototechna a Auto Diskont, provozovaná společností AURES Holdings, za uplynulých 12 měsíců od března 2023 dosáhla magické hra ...

Doporučujeme



Čtvrtek 28.3.2024
Počasí v ČR
Počasí v regionech »