A mai elektromos járművek nehéz teherként hordozzák az akkumulátoraikat. Egyes modellekben az akkumulátor önmagában az autó teljes súlyának az egynegyedét is kiteszi ki, anélkül, hogy bármilyen megerősítést nyújtana a járműnek. Ez a plusz tömeg több energiát, több anyagot és több költséget jelent.
A szerkezeti akkumulátorok megfordítják ezt a logikát. Közvetlenül olyan anyagokba integrálják az energiatárolót, amelyeknek már eleve merevnek és erősnek kell lenniük. Elvileg egy autóajtó, egy kerékpárváz vagy akár egy műholdas panel is tárolhat elektromos áramot, miközben mindent egyben tart. A szerkezeti akkumulátorok lényegében beépülnek a szerkezetbe, és a készülék alvázát vagy vázát teszik az energia forrásává.
Az ötlet maga nem új, az első próbálkozások majd húsz éve kezdődtek. Azonban nem voltak igen sikeresek, mert bár mechanikailag erősek voltak, de elektromosan gyengék, vagy jól tárolták az energiát, viszont puhák voltak a teherbíráshoz.
A svédországi Chalmers Műszaki Egyetem kutatóinak most sikerült egy nagy előrelépést tenniük: szénszál felhasználásával terveztek egy olyan szerkezeti akkumulátort, amely egyszerre kínál már megfelelőnek mondható energiatároló kapacitást és merevséget. A megoldást ez esetben a szénszálak bizonyos típusai jelentették, amelyek képesek lítiumionokat is tárolni, ugyanazokat a töltéshordozókat, amelyeket a lítium-ion akkumulátorokban használnak. Így a szénszál szerkezeti tartóként és az akkumulátor elektródájának részeként is működhet – magyarázza a ZME Science.
Az új kialakításban a szénszál három szerepet is betölt: teherhordó, áramvezető és energiatároló. Ennek a multifunkcionális megközelítésnek köszönhetően elkerülhető a felesleges rézkábelezés, nincs szükség redundáns tartóanyagokra, így még tovább csökkenhet a súly.
A szerkezeti elemek energiát is tárolhatnak
Chalmers Műszaki Egyetem/Yen Strandqvist
A most bejelentett szerkezeti akkumulátor merevsége összemérhető sok elterjedt építőanyagéval, így biztonságosan képes egy szerkezet egyes részeit helyettesíteni. Az energiasűrűsége nagyjából a 20 százaléka egy hagyományos lítium-ion akkumulátorénak. Önmagában ez a szám szerénynek tűnhet, de azt a kutatók is hangsúlyozzák, hogy nem az volt a cél, hogy jobb legyen, mint egy lítium-ion akkumulátor, hanem hogy elvegyen az akku tömegéből.
Ez az innováció tehát nem kiváltani akarja a mai akkukat, hanem kiegészíteni ezeket és új szerepet adni a „holt anyagoknak”, például az autó padlólemezének, a karosszériaelemeknek, a laptop fedelének vagy a drón szárnyának. Ezek eddig csak súlyt jelentettek, hamarosan viszont már energiát is adhatnak.
A legnagyobb nyertes mégis talán az űripar lehet. Az űrben minden kilogramm brutálisan drága, minden holt súly „ellenség”. Ráadásul a mostani megoldás jobban elviseli a szélsőséges körülményeket, biztonságosabb és hosszabb élettartamúbb is a hagyományos akkuknál – mindez jóval fontosabb az űrben, mint a csúcsteljesítmény.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
(Nyitóképünkön egy újonnan gyártott szerkezeti akkumulátorcella látható a Chalmers Műszaki Egyetem laboratóriumában. Forrás: Chalmers Műszaki Egyetem/Marcus Folino)
A cikk forrása
Hírek, aktualitások és belföldi események: az iLoveDuna célja, hogy átlátható és gyors tájékoztatást nyújtson a hazai történésekről. Böngésszen tovább aktuális híreink között!
