Grafenové superkapacitory: zásobník energie pro
e-mobilitu budoucnosti?
 23.1.2014 Jak je zřejmé z článků, které průběžně publikujeme v
naší rubrice Elektromobilita, rozvoj elektrických vozidel nezávislých
na pevné trakční infrastruktuře, resp. na vodíkové plnicí
infrastruktuře v případě palivočlánkových elektrických vozidel, je
prozatím omezen energetickou kapacitou trakčních baterií a jejich
životností, danou počtem nabíjecích a vybíjecích cyklů. S převratnou
novinkou přišel koncem loňského roku tým vědců z korejského Gwangju
Institute of Science and Technology pod vedením Santhakumara
Kannappana: využití grafenového superkapacitoru jako zdroje energie pro
elektrická vozidla.
Použití superkapacitoru (též ultrakapacitoru – tj.
zásobníku energie obsahujícího porézní látku se schopností uchovávat
velké množství elektrického náboje po poměrně krátkou dobu) jako
dočasného zásobníku energie pro elektrická vozidla MHD není již nyní
neobvyklé. V českém prostředí jej známe například z projektu TriHyBus
nebo z diesel-hybridního autobusu Škoda, kde superkapacitory slouží
jako doplňkový zdroj k trakčním bateriím a palivovému článku nebo
dieselovému generátoru. V zahraničí je známý především šanghajský tzv.
Ultracap Bus, používající pouze superkapacitory. Podrobnosti ke všem
těmto vozidlům jsou ve studii „E-mobilita v MHD“.
Grafenový superkapacitor však nyní nabízí měrnou energii
prakticky srovnatelnou s nejnovějšími lithium-iontovými bateriemi při
životnosti počítané v mnoha desítkách tisíc nabíjecích cyklů, tj. o
jeden až dva řády vyšší než u baterií, a to bez jakékoliv změny svých
užitných vlastností, tedy především kapacity.
Grafen, který byl objeven teprve v roce 2004, je forma
uhlíku strukturou podobná grafitu, která představuje nejpevnější známý
materiál na světě. Tvoří jej rovinná síť jedné vrstvy atomů uhlíku
uspořádaných do tvaru šestiúhelníků – je to tedy vlastně jednoatomová
vrstva grafitu.
Pomocí procesu redukování částic oxidů grafenu s
hydrazinem (anorganická látka se vzorcem N2H4) ve vodě rozptýlené
pomocí ultrazvuku se vědeckému týmu Gwangju Institute of Science and
Technology podařilo vyrobit vysoce porézní formu grafenu. Takovýto
grafenový prášek byl pak vytvarován do pelet ve tvaru mince a pět hodin
vysušen a vytvrzen při teplotě 140 °C a tlaku 300 kg/cm2. Výsledkem je
vysoce porézní grafenová elektroda, schopná pojmout velké množství
elektrolytu. Pro jednoduché srovnání, gram tohoto materiálu má celkový
povrch větší než basketbalové hřiště.
Superkapacitor vyrobený z tohoto materiálu má
kapacitanci přes 150 Faradů na gram a měrnou energii více než 64 Wh/kg.
Tato hodnota se blíží lithium-iontovým bateriím, jejichž měrná energie
se v současné době pohybuje mezi 100 a 200 Wh/kg. Na rozdíl
od baterií, které se na svoji plnou kapacitu nabíjejí minimálně během
minut, spíše však během hodin, lze však grafenový kapacitor naplno
nabít během 16 vteřin.
Všechny uvedené vlastnosti jej předurčují k využití pro
elektrická vozidla. Je na dalším výzkumu a vývoji, aby ukázal, nakolik
jsou údaje uváděné výzkumným týmem spolehlivé a nakolik lze tento
materiál využít k masové výrobě zásobníků energie pro běžné
trhy. redakce
Ilustrační
foto: archiv redakce
Další informace zde  Přečtěte si také další související články z naší rubriky Elektromobilita:
 13.5.2014 Na konci dubna 2014 vyhlásil britský místopředseda vlády
Nick Clegg masivní podporu rozvoji individuální elektromobility v zemi
prostřednictvím vládní finanční podpory v celkové výši 500 mil. liber
(cca 17 mld. Kč). Tato podpora staví na čtyřech základních pilířích: 
 2.5.2014 Francouzský
region Severní Normandie vyhlásil v dubnu 2014 významnou finanční
podporu pro pořizování osobních nebo užitkových elektromobilů (tj.
vozidel s plně elektrickým pohonem, nikoli hybridních) individuálními
vlastníky nebo organizacemi. Individuální uživatel může nárokovat na nákup
elektromobilu jednorázovou dotaci 5 000 €.
 18.4.2014
Druhou dubnovou sobotu 2014 byla v přístavu Bystrc
na Brněnské přehradě zahájena již 68. plavební sezóna vyhlídkových lodí
Dopravního podniku města Brna (DPMB), k jejichž pohonu slouží výhradně
elektromotor. Tato ekologická, příjemně tichá a technicky zajímavá
lodní doprava je přes svoji dlouhou historii – nebo možná právě kvůli
ní – poměrně málo prezentovaná mezi naší odbornou i laickou veřejností
zabývající se problematikou elektromobility.
 15.4.2014
V rámci evropského projektu Hydrogen Transport for
European Cities (HyTEC) bylo do dánského hlavního města Kodaň v létě
2013 dodáno na leasing 15 palivočlánkových automobilů
Hyundai. Nyní, po téměř tři čtvrtě ročním
provozu, je zajímavé sledovat jejich výsledky a způsoby využití.
 11.4.2014
Začátkem dubna 2014 představila na veletrhu
MobiliTec společnost Bosch Engineering řídicí jednotku určenou pro
palivočlánková užitková vozidla, jako jsou například vozidla městských
služeb, průmyslové manipulační vozíky nebo zavazadlové vozíky na
letištích. Tato řídicí jednotka v sobě integruje řízení vodíku, vzduchu
a chladiva u těchto vozidel, čímž umožňuje dosáhnout značných
energetických úspor.
 31.3.2014
Německý Institut pro dopravní výzkum při Německé
centrále pro letectví a kosmonautiku (DLR) zveřejnil v březnu 2014
výsledky průzkumu mezi více než 3000 uživateli elektromobilů a plug-in
hybridních automobilů, soukromými i firemními. Jeho cílem byl získat
celkový pohled těchto uživatelů na elektromobilitu z hlediska jejich
motivace a očekávání. 87 % z 3111 dotázaných vlastní elektromobil na
baterie.
 27.3.2014
Společnost Rotterdamse Taxi Centrale (RTC), jeden z
největších provozovatelů taxislužby v nizozemském Rotterdamu, plánuje
významné rozšíření parku svých elektrických osobních automobilů. RTC
již na zkoušku provozuje dva elektromobily: Tesla Model S pro
„business“ zákazníky a BYD e6
 26.2.2014
V polovině února 2014 došlo k významné události na
světovém trhu rychlodobíjecích stanic: Společnost ABB uzavřela
šestileté strategické partnerství se společností Shenzhen BYD Daimler
New Technology Co., Ltd. (BDNT), která je společným podnikem mezi
čínským výrobcem BYD Auto a německou automobilkou Daimler AG, na výrobu
stejnosměrných rychlodobíjecích stanic pro elektromobily. Tyto nabíjecí
stanice budou určeny pro čínský elektromobil DENZA
 27.11.2013
Nejen výrobci akumulátorových elektromobilů, ale i
palivočlánkových vozidel se snaží zaujmout zákazníky smluvními a
cenovými balíčky zahrnujícími mimo jiné bezplatnou údržbu a energii po
dobu trvání smlouvy. Takovýto balíček služeb nyní nabízí v USA
společnost Hyundai pro zákazníky svého palivočlánkového automobilu
Hyundai ix35 (viz foto).
 5.8.2013 V červenci 2013 zahájila v Barceloně provoz síť sdílených elektroskútrů
Motit. Po měsíční zkušební fázi s omezeným počtem uživatelů je v plném
komerčním provozu a nabízí celkem 50 elektroskútrů jak obyvatelům, tak
návštěvníkům Barcelony, s možností rezervace online. Jejich se počet
předpokládá do příštího roku zvýšit až desetinásobně.
|
