Olomoučtí vědci pokračují ve výzkumu revolučního typu akumulátoru na bázi superkondenzátorů

• 15. 01. 2020
• Redakce

Slibné parametry

Výzkumníci z RCPTM pro přípravu elektrodového materiálu použili fluorografit, běžně dostupný průmyslový lubrikant. Ve vodíkové atmosféře jej za zvýšené teploty defluorinovali a částečně hydrogenovali.

 

„Díky zvýšené teplotě se část atomů fluoru odtrhla z původního materiálu a v redukční vodíkové atmosféře byla nahrazena atomy vodíku. V souvislosti s tím se změnila i vodivost materiálu. Dále jsme optimalizovali dobu reakce. Zjistili jsme, že po dvaceti hodinách zahřívání dosáhne materiál optimálního složení a vykazuje nejlepší kapacitní vlastnosti,“ uvedl jeden z autorů Petr Jakubec.

 

Další důležitou vlastností superkondenzátorů je maximální počet nabíjecích cyklů bez ztráty kapacity. I v tomto ohledu má nový materiál dle vědců z RCPTM velmi slibné parametry. „Provedli jsme 30 tisíc cyklů opakovaného nabití a vybití bez toho, abychom pozorovali pokles kapacity. Ve srovnání s literaturou je to výjimečné, běžně se uvádí u podobných materiálů interval jeden až 10 tisíc cyklů, vše nad toto číslo je už hodně zajímavé,“ doplnil Jakubec.

Grant pro další výzkum

Zásluhou Michala Otyepky, zastupujícího ředitele Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM), míří do České republiky vůbec první grant Evropské výzkumné rady (ERC) Proof of Concept na podporu přenosu výsledků výzkumu do praxe.

Cílem dalšího výzkumu je připravit dostatečné množství nového uhlíkového elektrodového materiálu a ve spolupráci s komerčním partnerem ověřit jeho využití v zařízeních pro ukládání energie – superkondenzátorech. Zájem o testování již projevila americká korporace AVX a v jednání jsou další významní výrobci z Evropy.

 

„Materiál neobsahuje žádné těžké kovy, jeho příprava je poměrně jednoduchá a je spojená s výrazně nižšími energetickými náklady, než je obvyklé u stávajících komerčně využívaných materiálů. Zatímco u nich syntéza běžně probíhá za teploty 600 až 1000 stupňů Celsia, my jsme schopni ji provádět za teploty do 150 stupňů Celsia,“ doplnil Otyepka.

 

Podle vědců z RCPTM dosahuje nový materiál výborných výsledků i v počtu nabíjecích a vybíjecích cyklů, což je další z důležitých parametrů. „Zatímco u podobných materiálů dochází k poklesu kapacity po tisíci nabíjecích cyklech, náš materiál je stabilní i po desítkách tisících cyklech,“ upřesnil Otyepka.

 

V rámci prvotního výzkumu jsme si mimo jiné ověřili, že cílenou chemickou úpravou grafenu můžeme připravovat vhodné elektrodové materiály, které jsou hlavní součástí takzvaných superkondenzátorů využívaných například v automobilovém průmyslu či elektrotechnice.

„Nyní jeden z vyvinutých materiálů, který v laboratorních podmínkách vykazuje velmi slibné výsledky, vyrobíme ve větším množství a ve spolupráci se zahraničním partnerem ho otestujeme v reálných součástkách,“ objasnil Otyepka.

 

Přechod z laboratoře do průmyslové praxe ale pro vědce vždy představuje velký skok. Ne všechny postupy a procesy jsou totiž vždy snadno přenositelné z laboratoře do výrobní praxe. Zatímco dosud vědci běžně připravovali a testovali maximálně gramová množství materiálu, komerčnímu partnerovi ho budou muset dodat nejméně půl kilogramu. Díky evropskému projektu s dotací zhruba 3,7 milionu korun společně ověří, zda novinka funguje i ve skutečných součástkách.

„Jsem si jist, že získání Proof of Concept Grant vám umožní dále zkoumat inovativní potenciál vašeho projektu, který naváže na výsledky dosažené v rámci ERC grantu,“ napsal profesoru Otyepkovi předseda ERC Jean-Pierre Bourguignon.