Zvětšit obrázek

Ray Withers a Yun Liu s modelem nového materiálu. Kredit: ANU.

Při vývoji nových převratných energetických technologií bývá jednou z hlavních nesnází problém s uchováním vytvořené energie. Jak se zdá, není lehké energii rozumným způsobem vyrobit a ještě mnohem těžší je ji uchovat na horší časy. Úspěšný objev spolehlivého mechanismu takové úschovy energie by zatřásl celou energetickou vědou.

Zvětšit obrázek

Jaké asi budou kondenzátory budoucnosti? Kredit: Omegatron, Wikimedia Commons.

Yun Liu z Australské národní univerzity v Canbeře a její kolegové vyvinuli převratný dielektrický materiál na bázi rutilu (čili oxidu titaničitého TiO₂), obohaceného niobem Nb a indiem In. Ukazuje se, že má extrémně vysokou elektrickou permitivitu a v mnoha ohledech strčí do kapsy soudobé kondenzátory. Tento nový materiál uskladní veliké množství energie, spolehlivě funguje v rozmezí teplot od mínus 190 do plus 180 stupňů Celsia a měl by být lacinější, než dnes používané technologie.

Liu a spol. se ohledně svého objevu netají velkým očekáváním. Po nezbytném doladění by se prý jejich materiál mohl stát součástí budoucích superkondenzátorů, které dovedou uskladnit a pak také rychle odevzdat ohromné množství energie.

Zvětšit obrázek

Krystaly rutilu ze švýcarského údolí Binn. Kredit: Rob Lavinsky, Wikimedia Commons.

S takovými součástkami bychom mohli očekávat dramatický rozvoj technologií obnovitelných zdrojů energií, elektrických dopravních prostředků, i například vojenských technologií. Zcela zásadní zvrat by se nejspíš odehrál v solární a větrné energetice, kde od samých počátků bojují s nutností sytit rozvodné sítě elektřinou v době, kdy Slunce nesvítí a vítr nefouká.

Zvětšit obrázek

Kde vzít elektřinu, když nefouká? Kredit: Steve Fareham, Wikimedia Commons.

Přes jasné zadání je vývoj materiálů pro efektivní uskladňování elektřiny nesmírně komplikovaný. Musí totiž vyhovět třem základním požadavkům, které bývají v intenzivním rozporu. Zaprvé by měl mít velice vysokou dielektrickou konstantu, což vede ke schopnosti uskladnit značné množství energie. Za druhé by měl vykazovat velmi nízké dielektrické ztráty, což zase zaručuje ekonomické zacházení s energií a zamezení jejímu unikání. Zatřetí by takový zázračný materiál měl pracovat v jakžtakž širokém rozmezí teplot. Až donedávna se jevilo jako prakticky nemožné tyto tři zásadní požadavky skloubit, podle všeho se to ale teď po pěti letech usilovného výzkumu podařilo.

A jaký je recept na úspěch týmu Liuové? Autoři vnímají svůj úspěch jako třeskutou kombinaci štěstí, experimentování a odhodlání. Díky nim dostali materiál s ohromujícím potenciálem. Je hojný a relativně snadno dostupný. Cestu do lepší společnosti mu také jistě proklestí fakt, že není jedovatý a že je přátelský vůči životnímu prostředí.

Literatura

Australian National University 1.7. 2013, Nature Materials online 30.6. 2013.