Genialumas slypi paprastume: kaip žvakių suodžiai padėtų atpiginti elektromobilius (10)
Genialumas slypi paprastume. Taip būtų galima apibendrinti naujo mokslininkų darbo, publikuoto „Electrochimica Acta“ žurnale, rezultatus. Tyrimo metu buvo atskleista, jog paprasčiausi žvakių suodžiai galėtų būti panaudoti gaminant ličio jonų baterijas, skirtas elektromobiliams.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Straipsnio autoriai iš Indijos technologijos instituto Haidribade teigia, kad jų atradimas atveria naujas anglies pritaikymo galimybes, kurios leistų padidinti baterijų galią ir tuo pačiu sumažinti jų gamybos kaštus.
Ne paslaptis, jog šiais laikais ličio jonų baterijos teikia energiją daugybei įrenginių - nuo išmaniųjų telefonų, skaitmeninių fotoaparatų iki automobilių ar netgi orlaivių. Šių baterijų pagrindas yra teigiami ir neigiami elektrodai, patalpinti laidžiame skystyje, kuris vadinamas elektrolitu. Nedidelės galios baterijose vienas iš elektrodų paprastai yra gaminamas iš anglies, tačiau ženkliai padidinus baterijų galią, kuri būtina elektromobiliams, anglis dėl savo vidinės sandaros nebeužtikrina reikiamo srovės tankio.
Naujajame savo darbe Čandras Šarma (Chandra Sharma) bei Manoharas Kakunuris (Manohar Kakunuri) teigia, jog dėl ypatingos mažyčių nanodalelių formos žvakių suodžių anglis yra tinkama didelės galios baterijoms. Be to, tokios anglies išgavimo procesas yra paprastas ir spartus.
„Jeigu vandens lašelis patenka ant žvakių suodžių, jis nurieda, - pasakoja straipsnio bendraautoris Č. Šarma. - Tai buvo pastebėta tik prieš kelerius metus. Žvakių suodžius sudaro anglis, kuri gali pasižymėti elektrinėmis savybėmis. Tad kodėl iš jos nepagaminus elektrodo? Pradėję tyrimus mes pastebėjome, kad ji turi tam tikrų išskirtinių elektrocheminių savybių. Nenuostabu, jog nusprendėme eiti dar toliau.“
Degant žvakei išsiskiria juodų suodžių debesėliai, kuriuos sudaro anglis. Tyrėjai surinko suodžius iš liepsnos viršūnėlės bei jos vidurio, tuomet tarpusavyje palygino jų dydį, formą ir vidinę sandarą. Gauti rezultatai atskleidė, kad degimo procesas suformuoja 30-40 nanometrų skersmens anglies nanodaleles, tarpusavyje susijungusias į tam tikrą tinklą. Mokslininkai taip pat atkreipė dėmesį į tai, jog suodžiai, surinkti iš liepsnos viršūnėlės, įkaistančios iki 1400 Celsijaus laipsnių, pasižymi mažesniu priemaišų, pavyzdžiui, vaško, kiekiu, todėl yra geresni elektros laidininkai.
Tuomet mokslininkai pabandė ištirti suodžius kaip elektros laidininkus, realiai naudojamus baterijose. Baterijų ir jose naudojamų medžiagų efektyvumą galima nustatyti taikant metodą, vadinamą įkrovimo/iškrovimu ciklu. Įkrovimo/iškrovimo rodiklis atspindi baterijos galią - kuo jis didesnis, tuo baterija galingesnė. Gauti rezultatai parodė, jog žvakių suodžių anglis geriausiai pasirodė esant didesniam rodikliui.
Anglies nanodalelių dydis, jų pavidalas ir formuojamas tarpusavio jungčių tinklas leidžia teigti, kad žvakių suodžiai yra tinkama medžiaga elektromobilių baterijoms. Ne mažiau svarbu ir tai, jog visa technologija yra efektyvi, komerciškai konkurencinga ir gali būti pritaikyta įvairiais masteliais. Č. Šarma įvertino, kad vienam hibridiniui automobiliui užtektų maždaug 10 kilogramų anglies suodžių, kuriuos žvakių pagalba būtų galima išgauti per apytikriai vieną valandą.
„Apskritai mes neatkreipiame deramo dėmesio į tai, kas atrodo paprasčiau, - apibendrina mokslininkas. - Žvakių suodžiai tikrai nėra kažkas naujo, tačiau tiktai dabar mes pradėjome žvelgti į juos kaip į potencialų anglies šaltinį. Mus labai džiugina gautieji rezultatai. Naujasis metodas yra neįtikėtinai paprastas, o kaštai yra minimalūs - tai neabejotinai atpigins baterijų gamybą.“
Dabar tyrėjai ketina sukonstruoti realią žvakių suodžių bateriją, kad galėtų šią technologiją geriau išbandyti. Toliau jie planuoja tyrinėti hibridines medžiagas, kurių sudėtyje būtų žvakių suodžių. Galbūt paaiškės, jog egzistuoja dar labiau baterijoms tinkamos medžiagų kombinacijos.
