Új szuperelem: csak néhány milliméter, de „bebikáz” egy autót!

Bár méretét tekintve parányi, feltalálói szerint teljesítményben és kapacitásban nagyságrendekkel körözi le legnagyobb társait is az a mikroelem, amelyet az Egyesült Államokban fejlesztettek ki. Óriási teljesítménye révén megváltoztatja az elektromos eszközökről kialakult képünket.

A néhány milliméteres telep annyi erőt tud leadni, hogy mobiltelefon közbeiktatásával könnyen „bebikázható” egy lemerült akkumulátorú gépkocsi, majd egy szemvillanás alatt maga a telefonkészülék is újratölthető vele. Készítői szerint teljesítményben felülmúlja a legjobb szuperkondenzátorokat, ugyanakkor kiválóan alkalmas kommunikációs és elektronikus berendezések működtetésére.

Az Illinois-i Egyetem fejlesztőcsapata a Nature Communications című szakfolyóirat áprilisi számában mutatta be találmányát. Vezetőjük, William P. King professzor elmondta, hogy a kommunikáció és az elektronika területén lezajlott miniatürizálási forradalom vezérelte őket, amikor nekiláttak a mikrotechnológiába illeszkedő elem megtervezésének.

Teljesen új módon próbáltak gondolkodni az akkumulátorokról. Az erőforrásokat általában teljesítmény, illetve kapacitás alapján különböztetik meg: egyfelől mennyi energiát, milyen erős áramot tudnak kiadni, másfelől mennyi ideig képesek tárolni az elektromos töltéseket, miközben folyamatosan ellátják árammal a működtetett rendszert. A nagy teljesítményű kondenzátorok  (ilyent találunk az új Mazda 6-osban) gyorsan és jelentős erőt továbbítanak, de tároló kapacitásuk viszonylag kicsi. Az üzemanyagcellák és az akkumulátorok ellenben sok energiát tartalmaznak, de azt lassan adják le, és maguk is lassan töltődnek.

Az új kisméretű töltéshordozó – elébe menve a korszerű elektronikai készülékek által támasztott „kettős” követelményeknek – egyesíti magában mindkét típus jellemzőit, sőt belső szerkezetének módosításával változtatható, hogy melyik tulajdonság domináljon: az erőleadási vagy az energiatárolási képesség. Az elembe saját kifejlesztésű, gyors töltésű anódot, illetve katódot építettek be az egyetem kutatói, és újfajta módon, belső, háromdimenziós mikroszerkezettel kapcsolták rendszerbe a két pólust.

A kutatók szakítottak a folyamatos fejlesztés gyakorlatával, megtörve az érvényben lévő paradigmákat. A mikroelem akár harmincszor kisebb lehet, mint egy hasonló teljesítményű akkumulátor. Újratölthető, ugyanakkor a versenytársaknál ezerszer gyorsabban képes eszközök feltöltésére. Ezzel az elektromos autók elterjedésének legnagyobb akadályait sikerül egy csapásra elhárítani.

A fejlesztők most azon dolgoznak, hogy tömeggyártásra alkalmassá tegyék, és minél olcsóbban előállítható legyen. Azon is törik a fejüket, hogyan lehetne integrálni más alkotórészekkel vagy panelekkel. Meggyőződésük, hogy nemcsak a szórakoztató elektronikában, hanem a mindennapi életben és a gyógyászatban használt berendezések – például lézeres és érzékelő műszerek – területén is jelentős technológiai ugrást érhetnének el a pöttöm szupertelep beépítésével.

Eddig a hordozható elektronikus eszközök méretét és üzemidejét nagy mértékben befolyásolták az akkumulátorok. Egyik legszembetűnőbb példa, hogy a sokmilliós példányszámban gyártott, csúcstechnológiának számító, egyben méregdrága okostelefonok üzemidejét évek óta nem sikerült 1-2 naposnál nagyobbra emelni. Jönnek az egy hónapig működő iPhone-ok, Samsung Galaxy-k?

MTI – energiaoldal.hu