Badanie przeprowadzone przez Chalmers University of Technology w Szwecji wykazało, że włókna węglowe mogą działać jako elektrody akumulatora. Otwiera to nowe możliwości dla baterii zintegrowanych z mechanicznymi częściami auta, w których włókno węglowe staje się częścią systemu energetycznego. Zastosowanie tego typu wielofunkcyjnego materiału może przyczynić się do znacznego zmniejszenia masy w samolotach i pojazdach przyszłości.

Elektryczne samoloty pasażerskie powinny być znacznie lżejsze od obecnych, aby mogły być napędzane energią elektryczną. Zmniejszenie ciężaru jest również bardzo ważne dla aut, bo przełoży się na większy ich zasięg.

Profesor Leif Asp z Uniwersytetu Technologicznego Chalmers prowadzi badania nad możliwością zastosowania włókien węglowych do magazynowania energii elektrycznej. „Karoseria nie byłaby po prostu elementem nośnym, ale także działałaby jak bateria”, mówi Asp. „Możliwe będzie również zastosowanie włókna węglowego do innych celów, takich jak zbieranie energii kinetycznej, komunikacja z czujnikami czy transport energii i danych. Jeśli wszystkie te funkcje były częścią samochodu lub samolotu, mogłoby to zmniejszyć ich ciężar o 50%”.

Naukowcy z grupy kierowanej przez Aspa zbadali mikrostrukturę różnych rodzajów dostępnych w handlu włókien węglowych. Odkryli, że włókna węglowe o małych i słabo zorientowanych kryształach mają dobre właściwości elektrochemiczne, ale mniejszą sztywność. Jeśli porównamy to z włóknami węglowymi, które mają duże, wysoce zorientowane kryształy, to mają one większą sztywność, ale właściwości elektrochemiczne są zbyt słabe, by można je było zastosować w bateriach.

„Teraz wiemy, jak wytwarzać wielofunkcyjne włókna węglowe, aby uzyskać wysoką pojemność magazynowania energii, a jednocześnie zapewnić wystarczającą sztywność”, mówi Asp. „Niewielkie zmniejszenie sztywności nie stanowi problemu dla wielu zastosowań, takich jak samochody, a obecnie na rynku dominują drogie kompozyty z włókien węglowych, których sztywność jest dostosowana do wykorzystania w samolotach”.

Naukowcy współpracują zarówno z przemysłem motoryzacyjnym, jak i lotniczym. Jak wyjaśnia Leif Asp, dla przemysłu lotniczego konieczne może być zwiększenie grubości kompozytów z włókna węglowego, aby skompensować zmniejszoną sztywność baterii strukturalnych, co z kolei zwiększyłoby również ich pojemność. „Kluczem jest optymalizacja pojazdów na poziomie systemowym – w oparciu o masę, wytrzymałość, sztywność i właściwości elektrochemiczne. Jest to czymś w rodzaju nowego sposobu myślenia dla sektora motoryzacyjnego, który jest bardziej przyzwyczajony do optymalizacji poszczególnych komponentów”, wyjaśnia profesor.

Więcej informacji: http://dx.doi.org/10.1088/2399-7532/aab707

źródło: techexplore, Chalmers University of Technology

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.