Wzrost popularności pojazdów elektrycznych i samolotów stwarza możliwość odejścia od paliw kopalnych w kierunku bardziej zrównoważonej przyszłości. Chociaż znaczny postęp technologiczny radykalnie zwiększył wydajność tych pojazdów, wciąż istnieje szereg problemów stojących na drodze do powszechnego przyjęcia.

Jedno z najważniejszych wyzwań dotyczy masy, ponieważ nawet najnowsze akumulatory i superkondensatory pojazdów elektrycznych są niezwykle ciężkie. Zespół badawczy z Texas A&M University College of Engineering podchodzi do tego problemu z wyjątkowego punktu widzenia.

Większość badań mających na celu obniżenie masy pojazdów elektrycznych koncentrowała się na zwiększeniu gęstości energii, a tym samym na zmniejszeniu masy samego akumulatora lub superkondensatora. Jednak zespół kierowany przez dr Jodie Lutkenhaus, profesor Artie McFerrin Department of Chemical Engineering, uważa, że ​​lżejsze pojazdy elektryczne i samoloty można osiągnąć poprzez magazynowanie energii w konstrukcyjnych panelach nadwoziowych.

Podejście to stanowi własny zestaw wyzwań technicznych, ponieważ wymaga opracowania akumulatorów i superkondensatorów o takich samych właściwościach mechanicznych jak konstrukcyjne panele nadwozia. W szczególności baterie i elektrody superkondensacyjne są często formowane z kruchych materiałów i nie są wytrzymałe mechanicznie.

W artykule opublikowanym w „Matter” zespół badawczy opisał proces tworzenia nowych elektrod superkondensatorowych, które znacząco poprawiły właściwości mechaniczne. W tej pracy zespół badawczy był w stanie stworzyć bardzo mocne i sztywne elektrody na bazie grafenu sfunkcjonalizowanego dopaminą i nanowłóknami Kevlaru. Dopamina, która jest również neuroprzekaźnikiem, jest wysoce przyczepną cząsteczką naśladującą białka, które pozwalają małżom przykleić się do praktycznie każdej powierzchni. Zastosowanie jonów dopaminy i wapnia prowadzi więc do znacznej poprawy wydajności mechanicznej.

W rzeczywistości w artykule badacze podają, że elektrody superkondensatorowe mają najwyższą, jak dotąd, wielofunkcyjną sprawność dla elektrod opartych na grafenie. Badania te prowadzą więc do zupełnie nowej rodziny elektrod strukturalnych, która otwiera drzwi do rozwoju lżejszych pojazdów elektrycznych i samolotów.

Chociaż prace koncentrują się głównie na superkondensatorach, mogą się one przełożyć na stworzenie solidnych, sztywnych akumulatorów.

Źródło: Texas A&M University College of Engineering