A-Z ELEKTRO červenec / srpen 2018

VĚDA A VÝZKUM červenec/srpen 2018 | A-Z ELEKTRO | 93 Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů Šlechtitelů 27 783 71 Olomouc Tel.: (+420) 585 634 973 Email: rcptm@upol.cz www.rcptm.com Facebook: https://www.facebook.com/rcptmcz Foto: Martin Pykal Nový uhlíkový materiál vyvinutý v Olomouci by mohl sloužit pro ukládání elektrické energie Vědci z Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) Univerzity Palackého v Olomouci vyvinuli nový dvourozměrný derivát grafenu, supertenké formy uhlíku. Materiál je podle nich předurčený k výrobě takzvaných superkondenzátorů pro ukládání elektrické energie, které by mohly překonat slabiny v současné době využívaných baterií či kondenzátorů. Výzkum by badatelé rádi završili přípravou prototypu superkondenzátoru pro aplikace. N ejnovější práce je dalším výsledkem výzkumu v oblasti chemie fluoro- grafenu v olomouckém vědeckém centru. Mladšího sourozence grafenu, v jehož šes- tiúhelníkové struktuře je na každý uhlík navázán atom fluoru, vyvinuli zdejší vědci zhruba před sedmi lety. Přestože byl po- važován za chemicky inertní, výzkumníci prokázali, že je vhodný pro vývoj celé řady derivátů grafenu. Výměnou fluoru za jinou funkční skupinu dokáží vědci materiálu vtisknout nové vlastnosti potřebné pro konkrétní využití. „Opět jsme vyšli z fluorografenu a vytvo- řili jeho nový derivát tím, že jsme na jeho dvourozměrný skelet připojili chemickou spojkou molekulu ftalocyaninu. Podařilo se připravit materiál, který na každé funkční skupině nese pozitivní i negativní náboj současně, tedy takzvaný obojetný ion (zwitterion), ale jeho celkový náboj je neutrální. Na povrchu grafenu jsme tak vytvořili organizovanou síť nábojů. Tyto povrchy jsou velmi vhodné pro přenos a separaci nábojů, a tudíž se nabízí jejich aplikace v takzvaných superkondenzá- torech pro ukládání energie,“ objasnil fyzikální chemik Michal Otyepka z RCPTM. Podle něj se jedná o jeden z významných výsledků prestižního grantu Evropské vý- zkumné rady (ERC), který se svým týmem zhruba dva roky řeší. Vývoji „úložišť“ elektrické energie se ve světě intenzivně věnuje řada vý- zkumných týmů, neboť je po nich velká poptávka. Současné klasické baterie sice mají velkou kapacitu, ale poměrně dlouho trvá, než se nabijí, což je známý problém například u elektromobilů. Na druhé straně stojí kondenzátory, které se rychle nabijí, ale jejich kapacita je poměrně malá. Superkondenzátory jsou zařízení spojující výhody baterie a kondenzátorů – mohou mít velkou kapacitu a budou se rychle nabíjet. „Připravený grafenový derivát je pro toto využití vhodný. Má výbornou stabilitu, dobrou vodivost a jeho kapacita neklesá ani po vysokémmnožství nabíjecích cyklů. Navíc jako elektrolyt využíváme bezpečný síran sodný. Naším cílem je získat mate- riál s ještě větší energetickou hustotou, tedy množstvím uložené energie, a dru- hým krokem bude vytvoření prototypu superkondenzátoru, který by tento materiál využíval,“ doplnil Otyepka. Podle něj v RCPTM připravili tento typ materiálu poprvé. Využití nalezne všude tam, kde je potřeba uložit energii – od mobilních telefonů až po elektromobily. Výsledky bá- dání publikoval odborný časopis Advanced Functional Materials. Dosavadní výsledky RCPTM zaujaly světová esa v daném oboru. O možné spo- lupráci vědci již jednali s materiálovým chemikem Niyazi Sariciftcim z Univerzity Johanna Keplera v rakouském Linci a o propojení know-how usilují i s před- ním odborníkem v oblasti dvojrozměr- ných MXenů Yurim Gogotsim z Drexel University ve Filadelfii. Nový 2D materiál by mohl pomoci při ukládání elektrické energie v superkondenzátorech.