Vědci z olomouckého Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů získali prestižní grant Evropské výzkumné rady, v rámci kterého budou testovat pro využití v praxi svůj vlastní objev. Tím je nový uhlíkový materiál, který by měl najít využití při výrobě takzvaných superkondenzátorů sloužících k ukládání energie.
Současný grant se zaměřuje na průmyslové využití materiálu, jejž vyvinul tým vedený fyzikálním chemikem a nyní také zastupujícím ředitelem olomouckého vědeckého centra Michalem Otyepkou během dvouletého výzkumu financovaného rovněž Evropskou výzkumnou radou, který skončil v roce 2018.
Cesta k němu vedla přes grafen, tedy supertenkou formu uhlíku, s níž v Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) pracují dlouhodobě.
„Ověřili jsme si, že cílenou chemickou úpravou grafenu můžeme připravovat vhodné elektrodové materiály, které jsou hlavní součástí superkondenzátorů. Nyní jeden z nich, který v laboratorních podmínkách vykazuje velmi slibné výsledky, vyrobíme ve větším množství a ve spolupráci se zahraničním partnerem ho otestujeme v reálných součástkách,“ shrnul Otyepka.
Zájem o testování už projevila například americká korporace AVX a jednání probíhají i s dalšími významnými výrobci z Evropy.
Superkondenzátory mají spojit výhody baterií a kondenzátorů, takže budou oplývat velkou kapacitou, ale současně rychlým nabíjením. V současné době je o ně velký zájem, neboť je lze využít v široké škále techniky od mobilních telefonů až po elektromobily. Jejich vývoji se proto věnuje celá řada výzkumných pracovišť po celém světě.
Materiál má být levnější na výrobu a také více vydržet
Deriváty grafenu mají pro výrobu superkondenzátorů jasně dané předpoklady, jsou totiž lehké, vedou elektrický proud a umožňují akumulovat velké množství elektrického náboje.
Výroba materiálu, který olomoučtí vědci vyvinuli chemickou syntézou z běžně dostupného průmyslového lubrikantu fluorografitu, by navíc mohla být oproti stávajícím elektrodovým materiálům levnější.
„Jeho příprava je poměrně jednoduchá a je spojena s výrazně nižšími energetickými náklady, než je obvyklé u stávajících komerčně využívaných materiálů. Zatímco u nich syntéza běžně probíhá za teploty 600 až 1 000 stupňů Celsia, my jsme schopni ji provádět za teploty do 150 stupňů,“ popsal Otyepka.
„Výborných výsledků dosahujeme i v počtu nabíjecích a vybíjecích cyklů, což je další z důležitých parametrů. Zatímco u podobných materiálů dochází k poklesu kapacity po tisíci nabíjecích cyklech, náš je stabilní i po desítkách tisíc. Navíc neobsahuje žádné těžké kovy,“ dodal.
Vědci budou nyní v rámci projektu dotovaného necelými čtyřmi miliony korun prokazovat, že unikátní materiál lze vyrábět průmyslově. V laboratoři totiž připravovali a testovali maximálně gramová množství, komerčnímu partnerovi ho ale budou muset dodat nejméně půl kilogramu. Současně se bude ověřovat, zda novinka při běžném použití potvrdí očekávané vlastnosti.
