Baterie a kondensatory
Baterie mogą magazynować znaczące ilości energii, ale ich ładowanie zajmuje dużo czasu. Z kolei kondensatory ładują się bardzo szybko, ale magazynują ograniczoną ilość energii. Naukowcy z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej oraz Uniwersytetu Hasselt w Belgii i we współpracy z naukowcami z California Institute of Technology (Caltech) w Stanach Zjednoczonych chcą połączyć zalety obu rozwiązań.
Drugie życie wiatraka. Na początek wiata rowerowa
Obiecujący diafit
Międzynarodowy zespół przeprowadzi badania nad diafitem, czyli hybrydowym materiałem, który powstaje w wyniku połączenia dwóch form węgla: diamentu i grafenu.
Diafit łączy unikalne właściwości, które czynią go szczególnie obiecującym w obszarze magazynowania energii - nadzwyczajną trwałość diamentu oraz przewodnictwo elektryczne grafenu.
- Struktury diafitowe mają wyższe przewodności niż struktury grafenowe, co potencjalnie pozwala na to, by materiał ten ładować szybciej. Co więcej, jest on bardziej stabilny i nie degraduje tak, jak inne struktury - tłumaczy prof. Robert Bogdanowicz z Katedry Metrologii i Optoelektroniki na WETI PG, kierownik projektu.
Struktury tysiące razy mniejsze niż ludzki włos
Naukowcy z Belgii w ramach projektu przeprowadzą zaawansowane badania obrazowe oraz analizy kinetyczne magazynowania ładunku w strukturach diafitowych. Badaniami pokieruje tam prof. Nianjun Yang. Natomiast sam diafit będzie wytwarzany w laboratorium na Politechnice Gdańskiej. Tu też zostaną przeprowadzone badania strukturalne elektrochemiczne i elektroniczne. Badania symulacyjne oraz planowanie parametrów z użyciem narzędziami sztucznej inteligencji gdańska grupa będzie realizować we współpracy z grupą prof. Williama A. Goddarda z Caltechu.
- Poprzez precyzyjną inżynierię tego materiału w nanoskali, a więc pracując ze strukturami tysiące razy mniejszymi niż ludzki włos, chcemy przebadać struktury diafitowe i na tej bazie diagnostycznej zbudować model tego materiału. Proces syntezy będziemy częściowo wspierać narzędziami sztucznej inteligencji - wyjaśnia prof. Bogdanowicz. - Wyjątkowość naszego podejścia polega na wykorzystaniu zaawansowanych technik wytwarzania, w tym technologii plazmowej i laserów, do tworzenia precyzyjnie kontrolowanych struktur. Zbadamy również, czy dodawanie niewielkich ilości innych pierwiastków, takich jak bor czy azot, może poprawić wydajność materiału.
Dłuższa praca baterii w urządzeniach
- Liczymy na to, że nasze badania przyniosą przełom w zrozumieniu działania hybrydowych materiałów łączących diament z grafenem i w sposobie ich efektywnej produkcji. Ta wiedza będzie kluczowa dla rozwoju urządzeń magazynujących energię nowej generacji, które mogą zmienić sposób, w jaki wykorzystujemy i przechowujemy energię w życiu codziennym - podkreśla naukowiec z PG.
Jak przewidują naukowcy, opracowanie hybrydowych materiałów grafenowo - diamentowych może w przyszłości doprowadzić np. do zrównania czasu ładowania pojazdów elektrycznych z czasem tankowania benzyny, do wydajniejszego magazynowania energii odnawialnej z elektrowni słonecznych i wiatrowych, czy też do produkcji mniejszych i mocniejszych urządzeń elektronicznych z dłuższym czasem pracy baterii.
Projekt „Inżynieria heterodomieszkowanych nanostruktur diafitowych wspomagana symulacjami do zastosowań mikroenergoelektronicznych” otrzymał dofinansowanie w ramach konkursu Narodowego Centrum Nauki OPUS 28+LAP/Weave na badania realizowane we współpracy dwustronnej polsko-beligijskiej. Dofinansowanie dla PG wynosi prawie 1,5 mln zł. Badania po stronie belgijskiej finansuje tamtejsza agencja.
Zepsuty zegar kościoła. Okrętowcy znaleźli czas dla parafii
Diamentowy zespół z Gdańska
Rozwiązania dla energetyki to jeden z obszarów badawczych, którymi zajmuje się kierowany przez prof. Roberta Bogdanowicza zespół naukowy działający na Politechnice Gdańskiej. Jest to jedyny zespół w Polsce, który prowadzi badania nad półprzewodnikowymi diamentami i możliwościami ich wykorzystania, m.in. w diagnostyce medycznej i środowiskowej nowej generacji, np. w wykrywaniu i utylizacji problematycznych związków w oczyszczalniach ścieków, elektronice, optoelektronice, chemii, czy analityce badawczej. Wyniki badań zespołu PG publikowane są w renomowanych czasopismach naukowych.
