Arkadiusz OgończykNaukowcy z Uniwersytetu Cornell opracowali nanoporowaty materiał węglowy o największej powierzchni właściwej w historii – 4800 metrów kwadratowych na gram. To równowartość 11 boisk do koszykówki, skondensowanych w objętości jednej łyżeczki. Materiał ten może zrewolucjonizować technologie magazynowania energii i wychwytywania dwutlenku węgla.
Nowy materiał powstał dzięki zastosowaniu reakcji hiperbolicznych – intensywnych reakcji chemicznych, zwykle używanych w napędach rakietowych. Badania prowadzone przez Emmanuela Giannelisa i Nikolaosa Chalmpesa wykazały, że poprzez dostosowanie tej technologii możliwe było uzyskanie ultrawysokiej porowatości.
Proces polegał na wykorzystaniu sacharozy i specjalnego szablonu do formowania struktury węglowej. Połączenie z odpowiednimi chemikaliami wywoływało reakcję hiperboliczną, tworząc nanorurki węglowe z aktywnymi pierścieniami molekularnymi. Następnie, obróbka wodorotlenkiem potasu usuwała niestabilne struktury, pozostawiając sieć mikroskopijnych porów.
Zastosowania i efektywność w bateriach
Materiał jest niemal dwa razy skuteczniejszy w adsorpcji dwutlenku węgla niż tradycyjny węgiel aktywny, osiągając 99% pojemności w mniej niż dwie minuty. Jego gęstość energii wynosi 60 watogodzin na litr – czterokrotnie więcej niż w komercyjnych alternatywach. To czyni go obiecującym rozwiązaniem dla baterii i kompaktowych ogniw energetycznych, gdzie liczy się efektywne magazynowanie energii w małej objętości.
Dzięki unikalnym właściwościom materiał może znaleźć zastosowanie w projektowaniu elektrokatalizatorów i stopów nanocząstek, otwierając nowe możliwości w technologii energetycznej i ochronie środowiska.
Zbliżamy się zatem (w końcu) do przełomów w produkcji baterii.
Jacek Winkler