Výskum, ktorý má posunúť objav do praxe, je možný vďaka prestížnemu a tuzemsku ojedinelému grantu Európskej rady pre inovácie (EIC) Transition Challenges s dotáciou takmer 2,5 milióna eur.
„Dusíkom obohatený grafén, ktorý sme vyvinuli, sa ukazuje na využitie v superkondenzátoroch ako veľmi perspektívny. V porovnaní s grafitom má materiál väčšiu hustotu, ktorá v kombinácii s veľkou schopnosťou adsorbovať ióny z elektrolytu vedie k veľmi vysokej objemovej hustote energie, výrazne vyššej ako u všetkých doposiaľ popísaných superkondenzátorových materiálov na báze uhlíka alebo grafénu. To môže priniesť prelomové zlepšenie výkonu superkondenzátorov,“ uviedol vedúci tímu Michal Otyepka, ktorý je tiež riešiteľom troch prestížnych grantov Európskej výskumnej rady (ERC), ktoré sa práve na vývoj a prípadnú aplikáciu nových 2D materiálov zameriavajú. Projekt ERC Proof of Concept, ktorý získal zatiaľ ako jediný v ČR (a to dokonca dvakrát), bol jedným z nevyhnutných predpokladov pre úspech vo výzve EIC.
Hľadanie materiálov pre účinné ukladanie elektrickej energie patrí medzi veľmi horúce výzvy súčasnej vedy. V súvislosti so snahou obmedziť spotrebu fosílnych palív, rastúcou mobilitou a zvyšujúcim sa počtom elektronických zariadení rastie celosvetovo dopyt nielen po cenovo dostupnej, spoľahlivej a udržateľnej energii, ale aj po jej efektívnom skladovaní.
„Cieľom je nielen neustále zvyšovať kapacitu batérií, ale hľadať aj iné účinné spôsoby na ukladanie elektrickej energie, ktoré nie sú založené na lítiu. Atraktívnu alternatívu pre ukladanie energie začínajú ponúkať superkondenzátory na báze uhlíka a to najmä vďaka ich bezpečnosti, dlhej životnosti a mimoriadnej schopnosti nabiť sa až v miliónoch nabíjacích cyklov bez straty kapacity,“ doplnil Otyepka.
Vysoko dostupný grafit fluorid
Nový materiál z CATRIN je možné pripraviť z grafit fluoridu, priemyslového lubrikantu dostupného na trhu v tonách, čo zvyšuje jeho prípadnú komerčnú dostupnosť. „Zároveň sme veľmi dbali na to, aby bola výsledná súčiastka čo najviac šetrná k životnému prostrediu. Toho sme, okrem použitia samotného uhlíkového materiálu, dosiahli tiež voľbou elektrolytu v superkondenzátore,“ doplnila ďalšia členka riešiteľského týmu Veronika Šedajová, ktorá je spoluautorkou nedávno udeleného európskeho patentu.
Ďalší vývoj
Ďalším krokom bude zostavenie prototypov superkondenzátorov v spolupráci so zahraničnými partnermi. „Zameriame sa na optimalizáciu vlastností nášho materiálu a posunieme sa k pilotnej výrobe nových typov superkondenzátorov. Cieľom je zvýšenie objemovej energetickej hustoty superkondenzátorov nad 50 Wh/L, čo je asi dvakrát viac ako pri najlepších súčiastkach na súčasnom trhu. To umožní ich široké využitie v elektromobiloch aj ako podporu batérií v zariadeniach, do ktorých je potrebné dodať veľké množstvo energie vo veľmi krátkom čase,“ doplnil Otyepka.
