Semdamiesi įkvėpimo iš augalų pasaulio, mokslininkai išrado elektrodą, kuris dabartines Saulės energijos kaupimo galimybes galėtų padidinti net 3 000 procentų.
Ši technologija lanksti ir gali būti pritvirtinta tiesiai prie fotovoltinių elementų, o tai reiškia, kad dar žingsniu prisiartinome prie išmaniųjų telefonų ir nešiojamųjų kompiuterių, energiją semiančių iš Saulės ir niekada neišsikraunančių.
Grafeno elektrodui panaudojęs fraktalinį dizainą ir apjungęs su egzistuojančiais superkondensatoriais, Gu komanda pasiekė 30 kartų didesnę energijos talpą.
Saulės energijos naudojimo kaip patikimo energijos šaltinio svarbi problema – sugalvoti, kaip efektyviai ją kaupti vėliasniam panaudojimui taip, kad ji ilgainiui nenutekėtų.
Siekdami šio tikslo, inžinieriai gręžiasi į superkondensatorius – technologiją, kuri gali itin greitai įsikrauti ir išlaisvinti energiją galingais pliūpsniais. Bet kol kas superkondensatorių talpa pernelyg maža, kad juos būtų galima naudoti su saulės elementų baterijomis.
Tad RMIT universiteto Melburne, Australijoje, tyrėjų komanda nusprendė ištirti, kaip gyvi organizmai geba sugrūsti tiek daug energijos į nedidelę erdvę, ir jų vaizduotę sužadino Šiaurės Amerikos paplitusio paparčio (Polystichum munitum) fraktaliniai lapai.
„Šio paparčio lapai tankiai išraizgyti gyslelėmis, tad jie itin efektyviai kaupia energiją ir transportuoja vandenį augale“, – sako vienas iš komandos narių, nanoinžinierius Min Gu.
„Mūsų elektrodas pagrįstais šiomis fraktalinėmis struktūromis – kurios atkartoja pačios save, kaip kad snaigių ministruktūra – ir panaudojome šį natūraliai efektyvų dizainą, nanolygiu tobulindami Saulės energijos kaupimą.“
Paveikslėlyje paparčio lapo paviršius padidintas 400 kartų, ir gerai matoma save atkartojanti struktūra, kurią tyrėjai panaudojo, kurdami elektrodo dizainą:
Siekdami pagaminti itin laidžius elektrodus, mokslininkai lazeriu manipuliavo grafenu, vieno atomo storio anglies nanomedžiaga, įspūdingai gerai pralaidžiančia elektros srovę. Tai reiškia, kad jeigu naujasis elektrodas bus sėkmingai įgyvendintas, išvysime saulės elementų ir superkondensatorių junginius, kurių elektros energijos talpa dabartinius sprendimus lenks 3 000 procentų.
„Tokie talpūs superkondensatoriai būtų patikimi ir galėtų sukauptą energiją greitai atiduoti“, – sako jis.
Gu mano, kad tokie nauji superkondensatoriai būtų ideali Saulės energijos kaupimo alternatyva, nes būtų galima efektyviai gauti nemenkai energijos netgi apsiniaukusiomis dienomis.
Kol kas pirmoji elektrodų partija tėra naujosios fraktalinės koncepcijos įrodymas, bet tyrėjai jau labai entuziastingai nusiteikę potencialiai plataus naujosios technologijos pritaikymo atžvilgiu.
„Labiausiai vilioja galimybė – naudoti šiuos elektrodus su saulės elementais, taip sukuriant energijos gavybos ir kaupimo sprendimą“, – sako vyr. tyrėja Litty Thekkekara, RMIT universiteto PhD studentė.
Nors tai įmanoma atlikti su egzistuojančiais saulės elementais, kokie įtaisyti ant namų stogų, Thekkekara mano, kad būtų itin naudinga naująjį elektrodą apjungti su plonajuosčiais saulės elementais, „naujos kartos“ lanksčiais fotovoltiniais elementais, kuriuos būtų galima naudoti praktiškai bet kur.
„[Jie] galėtų būti naudojami kone visur, kur tik sugalvotume, nuo pastatų langų iki automobilių stogų, nuo išmaniųjų telefonų iki išmaniųjų laikrodžių, – sako ji. – Nebereikėtų baterijų telefonams ar krovimo stotelių hibridiniams automobiliams.“
„Dabar dėmesį reikės nukreipti į lanksčius saulės elementus, kad galėtume įgyvendinti vien Saulės energiją naudojančios, save įkraunančios elektronikos viziją."
