Zapomnij o tradycyjnych akumulatorach. Nanorurki węglowe to przyszłość magazynowania energii
Dwaj naukowcy z University of Maryland Baltimore County odkryli, że skręcone nanorurki węglowe mogą magazynować trzykrotnie więcej energii na jednostkę masy niż akumulatory litowo-jonowe. To odkrycie w segmencie magazynowania energii toruje drogę do lżejszych, bezpieczniejszych i bardziej wydajnych urządzeń, co może zrewolucjonizować technologie od implantów medycznych po wysokowydajne czujniki. Zacznijmy jednak od samego początku, a więc tego, czym w ogóle są nanorurki węglowe, które są też określane skrótem CNT (Carbon Nanotubes).
Czytaj też: Akumulatory przyszłości już w fazie rozwoju. Gigant motoryzacji odkrywa karty
CNT to cylindryczne cząsteczki zbudowane z atomów węgla ułożonych w sześciokątną siatkę, które przypominają strukturę grafenu. Występują w formie jednowarstwowej i wielowarstwowej, a odznaczają się wyjątkową wytrzymałością na rozciąganie, a na dodatek są kilkukrotnie mocniejsze od stali, choć ważą jedynie ułamek jej masy. Wyróżniają się też doskonałym przewodnictwem cieplnym oraz elastycznością, a w energetyce szczególnie cenny jest ich dualizm, bo zależnie od konfiguracji mogą pełnić funkcję półprzewodników lub odznaczać się wzorowym przewodnictwem elektrycznym.
Czytaj też: Toyota Land Cruiser z przełomowym akumulatorem XNO. Ta technologia odmieni całą branżę
To właśnie tak wyjątkowy materiał wykorzystali naukowcy w swoich badaniach, tworząc tak zwane „nano-liny” poprzez wiązanie komercyjnie dostępnych nanorurek jednościennych w nici. Następnie nici te skręcono i pokryto specjalistycznymi materiałami, aby zwiększyć ich wytrzymałość i elastyczność. Taki innowacyjny projekt pozwolił naukowcom wykorzystać niezwykłe możliwości magazynowania energii mechanicznej. Przeprowadzone na nich eksperymenty wykazały, że skręcone liny z nanorurek mogą magazynować 15000 razy więcej energii na jednostkę masy niż stalowe sprężyny i trzykrotnie więcej energii niż zaawansowane akumulatory litowo-jonowe. Co ważne, energia ta pozostaje stabilna nawet w ekstremalnych temperaturach, bo w temperaturze od -60°C do +100°C.
Czytaj też: Ta dysproporcja od lat stała na drodze do rozwoju akumulatorów. Nareszcie udało się znaleźć na nią sposób
W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów, nanorurki węglowe nie polegają na reakcjach chemicznych do magazynowania energii. Zamiast tego przechowują energię mechaniczną, która jest uwalniana, gdy skręcone liny się rozwijają. Ten mechanizm oferuje trzy kluczowe korzyści, sprowadzające się do trwałości, bezpieczeństwa oraz przede wszystkim lekkości. Dlatego też ta zdolność CNT do bezpiecznego i wydajnego magazynowania dużych ilości energii może mieć ogromny wpływ na wiele dziedzin, wpływając na urządzenia medyczne, czujniki czy lekką elektronikę. Wiemy, że teraz badacze będą kontynuować prace nad doskonaleniem swoich metod, a jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to z czasem mogą rzeczywiście zastąpić tradycyjne akumulatory.