nanotechnologie

Vědci z Univerzity technologií ve Štýrském hradci vyvinuli nový akumulační materiál, který umožňuje uložení mnohem většího množství elektrické energie v jednotce objemu než současné li-ion technologie. Vyvinuli metodu, která používá křemíku pro zvětšení kapacity lithium-iontových baterií. Kapacita takto vzniklých baterií je až desetinásobná v porovnání se současnými li-ion bateriemi. ČÍST DÁL...

Výzkum je prováděn s podporou firmy Varta Microbattery. Celý projekt nese název "NanoPoliBat" a v nedávné době již byl předložen patentovému úřadu. Tato technologie obsahuje množství nových poznatků, které mají vést k vytvoření nového typu baterie.

Jméno Jan Procházka je známé především v oblasti chemie, a to ještě převážně za oceánem. Emigrant, který se před několika lety vrátil, si s sebou ze Spojených států přinesl také kvantum znalostí v oblasti nanotechnologií. V České republice vstoupil do společnosti Advanced Materials JTJ s.r.o., která se zabývá vývojem pokročilých nano-materiálů. Využití? Nátěry, které dokáží čistit vzduch a lithové baterie, které by mohly sloužit budoucím automobilům či elektromobilům.

"Naše baterka začíná tam, kde končí limity dnešních baterií."

Jako vystudovaný inženýr chemie se Jan Procházka oblasti nanotechnologií věnuje od roku 1997. Tehdy pracoval pro jednu z největších těžebních společností světa. Snažil se pro ni vypracovat postupy, které by pomohly snadněji extrahovat požadovaný substrát z vytěžené horniny. Vedlejším produktem tohoto rozsáhlého výzkumu byly také nové objevy v oblasti nanočástic, především v možnostech využití TiO₂, oxidu titaničitého.

"Ropa je hnědá až nazelenalá hořlavá kapalina tvořená směsí uhlovodíků, především alkanů. Pravděpodobně vznikla rozkladem zbytků pravěkých rostlin a živočichů," píše Wikipedie pod heslem "ropa". Z čeho vznikly pravěké rostliny a živočichové? Ze vzduchu a uhlíku. Jsme přece všichni uhlíkové jednotky! ČÍST DÁL...

Ačkoliv si tak neříkáme. Nám tak ovšem říkala chemikářka, a možná proto jsme nedávali vůbec pozor. Co je podle některých vědců největším problémem současného životního prostředí? Oxid uhličitý. Co obsahuje? Uhlík. Co když někoho napadne, že by bylo možné měnit oxid uhličitý přímo na palivo? Je blázen.

"Já taky vidím dobrou cestu v nanotechnologiích, ale jde o to KDY a za jakou CENU," píše náš čtenář Dalibor u článku o nových li-air bateriích od IBM. Nanotechnologie jsou na Hybrid.cz poměrně stálým tématem a spousta nových objevů jich přímo využívá. O jejich světlé budoucnosti nyní oficiálně informuje také automobilka Honda.

"Mikroskopické uhlíkové nanotrubičky statisíckrát tenčí než lidský vlas mohou mít potenciál přenášet elektřinu rychleji, přes větší vzdálenosti s minimálními ztrátami," informuje automobilka v tiskové zprávě. Staronové objevy otevírají další možnosti v oblasti miniaturizace a energetické efektivity.

Mohou to být třeba menší a rychlejší počítač, ale především elektrody i superkondenzátory, elektrické kabely, baterie, palivové články, solární články, umělé svaly, kompozitní materiály pro automobily či letadla, materiály pro ukládání energie apod.

Nanotechnologie mají skutečně velmi široké uplatnění napříč mnoha obory. Hlavním cílem výzkumníků nyní je získat plnou kontrolu nad tím jak jsou nanotrubičky "pěstovány" tak, aby bylo možné vytvořit právě takové, které bude možné prakticky využít. Honda se o nanotechnologie, konkrétně syntézu nanotrubiček, zajímá už více než desetiletí.

Google se sice snaží pronikat i do ostatních oblastí průmyslu, zejména obnovitelných zdrojů energie, ale stejně tak i IBM. Jeho reklamy na "Chytřejší planetu" jsou doslova na každém kroku. IBM hodlá řešit spoustu problémů současného světa, mimo jiné i týkajících se oblasti dopravy. ČÍST DÁL...

Program nazvaný "Battery 500 Project" byl aktuálně odstartován v laboratoři Almaden v San Jose v Kalifornii. Tam se sešly desítky vědců, inženýrů a dalších odborníků na velkém zahajovacím brainstormingu, jehož cílem je vyvinout baterie pro elektromobily, které umožní dojezd přes 500 mil (asi 800 km).

"Technologie baterií se zlepšila, ale je pořád ještě horší než benzin s ohledem na to kolik energie mohou baterie udržet," říká Spike Narayan, klíčový výzkumník IBM v tomto projektu. "Energetická hustota - tedy množství energie, které dokáže lithium-iontová baterie dokáže udržet na jednotku hmotnosti - není ve skutečnosti dostatečná pro výrobu rodinného sedanu s dojezdem 300 až 500 mil," řekl dále.

Pražský okruh je jednou z nejočekávanějších dopravních staveb v České republice. A proto se jej nejspíš ještě dlouho nedočkáme. Silniční okruhy jsou navýsost užitečné. Odvádějí z přeplněných center měst značnou část dopravy. Vskutku oslí můstek k jádru článku, přiznávám. Právě příměr "okružní silnice" totiž aktuálně využili vědci z MIT k prezentaci svého revolučního nového objevu, který by mohl napomoct k výrobě lithium-iontových baterií, které se nebudou nabíjet minuty a hodiny, ale sekundy či desítky sekund.

Zpráva o jejich objevu se aktuálně objevila v prestižním vědeckém časopise Nature. Lithium-iontové baterie jsou dnes běžnou záležitostí v oblasti přenosných zařízení jako jsou mobily, netbooky či MacBooky. A předpokládá se pro ně zářná budoucnost v oblasti elektromobilů a hybridů. Zjednodušeně řečeno fungují tak, že ionty lithia cestují od jedné elektrody skrze elektrolyt do katody. Tam jsou chemicky navázány. Při dobíjení baterie je proces obrácen. Rychlost s jakou mohou být baterie dobity je odvozen od rychlosti těchto elektronů a iontů. ČÍST DÁL...

Jednomístné sporťáky vskutku nejsou etalonem užitkového designu, rozhodně však potěchnou oka. Designér Güney Kol přišel s návrhem vozu Bionamic. Jde o elektromobil s pohonem na všechny čtyři, velmi lehkou konstrukcí z karbonových vláken a dalších materiál vyvinutých s pomocí nanotechnologie. Výjimečný na něm je mimo jiné povrch pokrytý milióny malinkatých solárních panelů, které pro elektromobil získávají energii ze slunce. Ještě výjimečnější je malé sci-fi v podobě iontových vstupů, ("Ion Intake System"), které dokáží absorbovat ionty s okolního prostředí a přeměnit je na užitečnou energii. Namísto volantu slouží k ovládání auta dvojice joysticků. Prý aby to bylo jednodušší. Ugh?!

Kolem jedné z největších českých korporací je teď rušno. Český energetický gigant ČEZ si včera ve sněmovně schválil odpustky v podobě emisních povolenech zdarma, čímž z rozpočtu ČR přesunul desítky miliard korun. Kritizuje to bývalý ministr životního prostředí Martin Bursík i financí Miroslav Kalousek. Podle Bursíka včera schválený návrh připraví státní pokladnu v letech 2013 až 2020 celkem o 68 miliard, které místo státu zinkasuje ČEZ. Navrhovatel Martina Říman (ODS) a stínový ministr průmyslu Milan Urban (ČSSD) naopak uvedli, že Bursík rozhlašuje lži. Energetické společnosti, které povolenky zdarma získají (tedy ČEZ) budou totiž muset ušetřené peníze investovat do rozvoje čistších technologií výroby elektřiny. iHNed.cz informuje, že podle Římana vychází návrh takzvaného klimaticko-energetického balíčku, který loni v prosinci schválil Evropský parlament. V rámci něj se Evropská unie zavazuje do roku 2020 snížit emise o 20% a zvýšit na stejný podíl výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů energie. Otázkou však je, proč je nynější zákon propašováván jako "přílepek" k úplně jinému nesouvisejícímu zákonu, když neexistuje žádné zřejmé tlaky.

Tak či onak, ČEZ se teď snaží přesunout mediální pozornost někam úplně jinam. Ohlásil totiž program FutureMotion - energie zítřka. Jedná se de-facto o koncepci rozvoje energetiky pro příští desetiletí. ČEZ se nyní cítí být ve vedoucí pozici v oblasti energetiky ve střední Evropě, kde fakticky je. Podporou vědy a výzkumu a využití moderních technologií při výrobě, spotřebě i distribuci chce snížit zátěž životního prostředí. Dále chce doplnit tradiční pojetí energetiky o nový pilíř, totiž lokální výrobu a zvýšit tak bezpečnost dodávek energie a snížit náklady. Díky postupnému zavádění tzv. chytrých rozvodných sítí hodlá spotřebitelům nabídnout úspory, pohodlí a šiřší možnosti rozhodování. A v neposlední řadě hodlá podporovat rozvoj elektromobilů. ČÍST DÁL...

Dva výzkumníci z MIT, Byoungwoo Kang a Gerbrand Ceder, přišli s novým objevem, který by mohl konečně znamenat plné dobíjení elektromobilů v řádech minut nebo dokonce ještě rychleji. Pracovali na výzkumu nových materiálů pro výrobu lithium-iontových baterií, konkrétně lithium-železo-fosfátových (LiFePO4). Tyto materiály mají schopnost vydávat i nabírat energii velmi rychle, třeba v řádu sekund. O pár stovek kilometrů na jih podél východního pobřeží USA učinili další důležitý objev vědci z University of Maryland. Gary Rubloff a jeho kolegové z Korejského institutu pro pokročilou vědu a technologie zde pracují na výzkumu superkondenzátorů. Za pomoci využití nanotechnologií se jim podařilo sestrojit superkondenzátor složený z 10 miliard miniaturních kondenzátorů na centimetr čtvereční, každý o velikosti zhruba 50 nm. Všechny jsou vzájemně propojené, a tak fungují jako jeden celek. "Naším hlavním výzkumným cílem je vyrobit hybridní baterio-kondenzátorový systém pro elektromobily," komentoval svůj záměr Rubloff. Podle posledních výsledků jsou na dobré cestě. Žádné podrobnosti o tom kdy bude možné nejnovější objevy využít v praxi bohužel zatím nejsou k dispozici.

Lithium-iontové baterie jsou dnes jednou z nejdůležitějších technologií nejen v oboru spotřební elektroniky, kde dodávají energii malým přenosným počítačům a mobilním telefonům, ale také v oblasti automobilismu. Li-ion baterie slouží v hybridních automobilech a v blízké budoucnosti se stanou hlavními zásobiteli energie malých městských elektromobilů. Tesla Motors jimi pohání svůj sportovní elektromobil Tesla Roadster. Současná technologie li-ion baterií je však stále ještě nedostačující zejména co se kapacity a doby nabíjení týká. Proto prakticky po celém světě probíhá ve výzkumných laboratořích mnoha různých společností intenzivní výzkum, který má přinést lépe využitelné lithium-iontové články. Už v roce 2010 je chce ve svém hybridním pohonném systému Integrated Motor Assist využívat japonská automobilka Honda, která nedávno uvedla na trh svůj nový hybrid Honda Insight. Na vývoji svých baterií pracuje s dalším japonským gigantem - Sanyo. Hlavní předností jejich nových baterií nemá být ani tak zvýšená kapacita, jako velmi rychlý čas dobíjení. Mnohem větší část kapacity baterií tak bude moct být využita k pohonu elektromotoru, což zase umožní využít hybridní pohon IMA ve větších a těžších typech automobilů. Navíc mají být nové baterie výrazně levnější. Není bez zajímavosti, že se společností Sanyo spolupracuje v oblasti li-ion baterií také německý koncern Volkswagen. Chce je využít pro své hybridy a elektromobily, a to už od roku 2012. O pokrocích v oblasti vývoje technologie uskladňování energie pomocí lithium-iontových baterií nedávno informoval také prestižní magazín Nature, který přinesl informaci o vysokokapacitních li-ion bateriích využívajících nanotechnologií, konkrétně silikonových nanodrátků.