Grafén ako zázračný materiál poznáme už od roku 2004. Môžeme ho determinovať ako ďalšiu formu uhlíka. Jedna z definícií označuje grafén ako jednoatómarnu planárnu (2D) vrstvu, ktorú vytvárajú atómy uhlíka v hybridnom stave sp2, usporiadané do pravidelných šesťuholníkov. Grafén je v podstate akási sieť z uhlíkových atómov, ktorého jedna vrstva dosahuje hrúbku jeden atóm.
Vlastnosti grafénu
Vlastností grafénu sú naozaj neuveriteľné. Vyznačuje sa vysokou pružnosťou, výbornou elektrickou a tepelnou vodivosťou, priehľadnosťou a extrémnou pevnosťou. V porovnaní s ľudským vlasom je miliónkrát tenší a takmer priehľadný resp. jeho priehľadnosť je 97,3%. Popritom všetkom si zachováva aj svoje vynikajúce mechanické vlastností. Grafén, tým že je 200-krát pevnejší ako oceľ, je v súčasnej dobe najpevnejším známym materiálom. Veľmi zaujímavé sú aj jeho elektrické vlastností. Jedna vrstva grafénu pôsobí ako vynikajúci vodič a zároveň grafénová dvojvrstva predstavuje vlastnosti polovodičov. Tento materiál je aj výborný vodič tepla. Jeho tepelná vodivosť je 10-krát väčšia ako tepelná vodivosť medi. Taktiež je netoxický a neprepúšťa žiadne plyny. Grafén neprekvapuje len svojimi unikátnymi už známymi vlastnosťami, ale aj jeho ďalšími možnosťami využitia.
Využitie grafénu
Jeho využitie je možné vo viacerých sférach. Použitie grafénu v batériách by vyriešilo otázku rychlonabíjania či samonabíjania mobilných telefónov. Grafén už čoskoro nahradí sadze v pneumatikách. Prostredníctvom grafenových čističiek bude možne premeniť morskú vodu na pitnú. S pomocou miniatúrnych grafénových prvkov sa bude kontrolovať originalita výrobkov. Svoje využite nájde tento materiál aj vo fotoaparátoch či v inteligentnom elektronickom oblečení. Všetky tieto veci už boli vyvinuté a naozaj reálne fungujú. Problém je však v cene grafénu, ktorá ho bráni vyrábať vo väčšom množstve.
Elektromobily a grafén
Využitie grafénu pre elektromobily v podobe batérií už z ďaleká nie je vzdialená budúcnosť. Už dlhšiu dobu sa hovorí o vývoji grafénových batérii spoločnosťou Tesla. V súčasnosti má Tesla Model S reálny dojazd okolo 480 km a Elon Musk sa netají tým, že by chcel aby mali jeho elektromobily dojazd až 800 km. Známa je aj informácia, že Tesla v kooperácií s japonskou firmou Panasonic buduje novú továreň na výrobu batérií. Takže je dosť možné, že v blízkej dobe nás Tesla prekvapí nejakým modelom s grafénovou batériou. Proces výroby týchto batérií spočíva v tom, že sa grafén pridá do anod batérií, čím sa dokáže až 4-násobné zvýšiť ich energetická hustota. Zároveň sa znižuje odpor, čo umožňuje rýchlejšie nabíjanie li-ion baterií. Priamym konkurentom Tesly na poli elektromobilty a vývoja grafénových batérií je spoločnosť Fisker. Jeden zo zakladateľov firmy Henrik Fisker sa rozhodol, že privedie túto značku po bankrote z roku 2011 opäť k životu. Postarať by sa mal o to revolučný model Fisker eMotion. Dlho sa hovorilo, že práve tento model bude prvým, ktorý by mal reálne využívať grafénové batérie. Vďaka ktorým mal byť dojazd až 640 km, pričom najvyššia vyvinutá rýchlosť mala byť 259 km/h. V konštrukcii tohto modelu mali byť batérie rozmiestnené tak, aby bola zachovaná jeho optimálna hmotnosť, aerodynamika a náklady na výrobu. Doba nabíjania by sa pri grafénových batériách vďaka efektívnejšiemu toku elektrickej energie skrátila na 9 minút. Avšak posledné dostupné informácie sú také, že model eMotion nebude využívať avizované grafénové batérie, teda aspoň zatiaľ. Dôvodov je určite viacero, jedným z nich je, že nebol dostatok času na ich dôkladné testovanie. Faktom však ostáva, že Fisker spoločne s firmou Nanotech pokračuje v procese vývinu grafénových batérií, ktoré sa v budúcnosti určite objavia v ich vozidlách. Iným smerom sa vo vývoji grafénových batérií uberá spoločnosť Samsung SDI, ktorá je popredným výrobcom batérií do elektromobilov. Doteraz sa používal grafén len v rámci anódy. Samsung momentálne testuje použitie tzv. grafénových guličiek v rámci NCM katódy. Vďaka čomu by sa podstatné zlepšili vlastnosti batérií do elektromobilov. Nový typ takejto grafénovej batérie bude disponovať vynikajúcou energetickou a objemovou hustotou. Čo by v praxi znamenalo, že napríklad do malého mestského elektromobilu Renualt Zoe by sa dávali batérie s kapacitou 75KWh, čo je takmer 2-krát viac ako má jeho súčasná najvyššia verzia. Dojazd pri tejto batérií by bol 500 km a nabitie na 80% kapacity pri teplote 5 °C za menej ako 10 minút.
Umožní grafén dlhší dojazd pre elektromobily?
Ako vidno využiteľnosť grafénu je rôznorodá a je len otázkou času, kedy a v akej forme sa začne používať v bežnom živote. Je nepochybné, že vývojom grafénových batérií sa zaoberajú viaceré spoločností pôsobiace na poli elektromobilty. Uvidíme, kto ako prvý umožni elektromobilom vďaka grafénu dosahovať dlhší dojazd a zároveň skracovať dobu nabíjania.
Poznáme už aj novú hybridnú batériu, ktorá sa nabije za 20 sekúnd
Chcete dostávať aktuálne informácie o elektromobiloch?
