Másodpercek alatt feltöltődő szuperkondenzátor
Ha elhallgat elemmel működő kisrádiónk, mi sem egyszerűbb: a régi elemeket újakkal cseréljük ki. Az már nagyobb gondot okoz, ha mondjuk, télvíz idején kimerül gépkocsink akkumulátora, netán útközben hagy cserben bennünket az autó. Ha van is kéznél akkutöltő és a működéshez szükséges konnektor, akkor is órákba telik, míg járgányunk ismét üzemképes lesz.
Lehetséges, hogy az efféle gondokról hamarosan múlt időben beszélhetünk? Az MTA Kémiai Kutatóközpontjában a Nanokémiai és Katalízis Intézet felületmódosítás és nanoszerkezetek osztályának vezetője, Nyikos Lajos munkatársaival együtt az úgynevezett szuperkondenzátorok fejlesztésével foglalkozik. Olyan felületeket készítenek, amelyeken három dimenzióban rendezett szén nanocsövek helyezkednek el.
Ez a két lemez közé telepített nanocsőerdő tulajdonképpen sok mindenre alkalmas: lehet akkumulátorként vagy közönséges elemként használni. Kisebb ugyan az energiasűrűsége, mint a modern lítium-polimer elemeknek, de a tömegéhez viszonyított teljesítményben túltesz rajtuk. A nanoszerkezetű csövek nagyon gyorsan képesek leadni az energiát. Amit egy hagyományos akkumulátor órák alatt végez el, arra ez egy perc vagy akár néhány másodperc alatt képes.
Ezt a technikát tengeralattjárókban, tankokban az USA-ban, a Távol-Keleten már alkalmazzák, Európában azonban eddig nem terjedt el. Az EU azért is támogatja az ezzel kapcsolatos kutatásokat, hogy segítségükkel a haditechnikán kívül a civil világ számára is hasznos eszközöket fejlesszenek. Az Aire Plusz például a repülőgépgyártást akarja forradalmasítani vele, de a hibrid autókhoz kapcsolva is jó szolgálatot tehetnek. Ma már nem utópia az olyan szuperkondenzátorral működő troli sem, amelynek nincs szüksége áramszedő felsővezetékre: a megállóban, amíg le- s fölszállnak az utasok, 20-30 másodperc alatt feltöltődik a kondenzátor, s azzal az energiával eljut a jármű a következő megállóig, ahol ismét „tankol”.
Amellett, hogy ez igen költségkímélő megoldás, még a környezetet is óvja. Hasznosítható a fékezéskor keletkező energia egy része is: az ilyenkor keletkező áramot tárolhatja a szuperkondenzátor, s szükség esetén ezt a tartalék energiát fröccsként adagolhatja a járműnek. Mindennapjainkat is kényelmesebbé teheti ez a technika: olyan egyszerű használati eszközökben is alkalmazható, mint egy akkus csavarhúzó, mert a kisülések révén gyors töltés érhető el.
Hogy mi a szerepe ezekben a kutatásokban a budapesti intézetnek? A drezdai Fraunhofer Institute-tal, valamint a fizikai-kémiai tanszékkel közösen végzett kísérletek során sikerült a konkurensekénél nagyobb teljesítménysűrűséget elérniük, eszközeik még rövidebb idő alatt még több energiát tudnak leadni. A Drezdában készített nanocsöveket és a lapot Budapesten szerelik össze, s ott igyekeznek tökéletesíteni a szuperkondenzátorokat. Céljuk, hogy még hosszabb élettartamú, stabil, kis súlyú, több energia tárolására alkalmas eszközt fejlesszenek ki.
E rendszerek előnye, hogy – szemben a hagyományos akkuval – sok ciklust kibírnak: míg azok 1000, a nanoerdős szuperkondenzátorok több tízezer töltést-kisülést produkálnak „életük” során. Hátrányuk viszont, hogy hosszú idejű energiatárolásra nem alkalmasak: egy hónap eltelte után nem őrzik meg az energiát. Folyamatos használatot igényelnek, különben „kimerülnek”. Ezért csak szuperkondenzátoros autót biztos nem fognak gyártani – véli a kutató –, legfeljebb olyat, amilyen Belgiumban már működik: a fékezési energia egy részét visszanyerve bizonyos fokig helyettesíthetik a benzint.
A Kémiai Kutatóközpont vegyészei partnereikkel olyan nagy teljesítményű szuperkondenzátorokat fejlesztenek, amelyekkel könnyű, hatékony, pénztárcánkat és a környezetet is kímélő eszközök, például zseblámpák, különböző kéziszerszámok, autóakkumulátorok állíthatók elő. Sajnos nem magyar, hanem egy német cég fontolgatja a nanocsőerdőből álló szuperkondenzátorok sorozatgyártását.
