Naukowcy z Politechniki Gdańskiej pracują nad rozwiązaniem, które może zrewolucjonizować sposób magazynowania energii. Ich celem jest stworzenie materiału pozwalającego ładować samochody elektryczne w czasie porównywalnym z tankowaniem benzyny.

Kluczem do tego ma być diafit – hybryda diamentu i grafenu łącząca twardość pierwszego z przewodnictwem drugiego.

Prof. Robert Bogdanowicz we FutureLAB, laboratorium nowych materiałów, sensorów i systemów bezprzewodowych PG. Fot. Krzysztof Krzempek | Politechnika Gdańska

Rewolucja w magazynowaniu energii

Zespół badaczy z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki PG współpracuje z Uniwersytetem Hasselt w Belgii oraz California Institute of Technology w USA. Naukowcy chcą połączyć zalety baterii, które gromadzą dużo energii, i kondensatorów, które można ładować błyskawicznie.

– Struktury diafitowe mają wyższe przewodności niż struktury grafenowe, co potencjalnie pozwala na to, by materiał ten ładować szybciej. Co więcej, jest on bardziej stabilny i nie degraduje tak, jak inne struktury – tłumaczy prof. Robert Bogdanowicz, kierujący projektem z Katedry Metrologii i Optoelektroniki PG.

W laboratoriach w Gdańsku powstaną nowe struktury, a belgijski zespół przeprowadzi analizy kinetyczne i badania obrazowe. Dodatkowo, we współpracy z ekspertami z Caltechu, naukowcy wykorzystają narzędzia sztucznej inteligencji do symulacji procesów i optymalizacji parametrów materiału.

Technologia z nanoskali

Badacze pracują na poziomie struktur tysiące razy mniejszych niż ludzki włos.

– Poprzez precyzyjną inżynierię tego materiału w nanoskali chcemy przebadać struktury diafitowe i na tej bazie diagnostycznej zbudować model takiego materiału. Proces syntezy będziemy częściowo wspierać narzędziami sztucznej inteligencji – powiedział prof. Bogdanowicz.

Zespół zamierza sprawdzić, jak dodanie niewielkich ilości pierwiastków, takich jak bor czy azot, może wpłynąć na efektywność diafitu. Naukowcy korzystają przy tym z technologii plazmowej i laserów, które pozwalają tworzyć precyzyjnie kontrolowane struktury.

Prof. Robert Bogdanowicz w Laboratorium Syntezy Innowacyjnych Materiałów i Elementów. Fot. Krzysztof Krzempek / Politechnika Gdańska

Potencjał dla motoryzacji i energetyki

Badania nad diafitem mogą w przyszłości umożliwić znaczące skrócenie czasu ładowania pojazdów elektrycznych, wydajniejsze przechowywanie energii odnawialnej oraz tworzenie mniejszych i mocniejszych baterii.

– Liczymy na to, że nasze badania przyniosą przełom w zrozumieniu działania hybrydowych materiałów łączących diament z grafenem i sposobu ich efektywnej produkcji – podkreśla prof. Bogdanowicz.

Projekt „Inżynieria heterodomieszkowanych nanostruktur diafitowych wspomagana symulacjami do zastosowań mikroenergoelektronicznych” otrzymał niemal 1,5 mln PLN dofinansowania z Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu OPUS 28+LAP/Weave. Po stronie belgijskiej badania finansuje tamtejsza agencja naukowa.

Diamentowy zespół z Gdańska

Zespół prof. Bogdanowicza to jedyna grupa w Polsce prowadząca badania nad półprzewodnikowymi diamentami. Ich prace obejmują m.in. zastosowania w diagnostyce medycznej, ochronie środowiska, elektronice i optoelektronice. Wyniki badań regularnie publikowane są w prestiżowych czasopismach naukowych, potwierdzając, że gdańscy naukowcy należą do światowej czołówki w dziedzinie nowoczesnych materiałów.

Źródło: Politechnika Gdańska