Het branden van een kaars is misschien alles wat nodig is om een ​​goedkope maar krachtige batterij voor een elektrische auto te maken. volgens nieuw onderzoek gepubliceerd in Electrochimica Acta. Uit het onderzoek blijkt dat kaarsroet kan worden gebruikt om het soort lithium-ionbatterij van stroom te voorzien dat wordt gebruikt in plug-in hybride elektrische auto's.

De auteurs van de studie, van het Indian Institute of Technology in Hyderabad, Indië, zeggen dat hun ontdekking de mogelijkheden opent om koolstof in krachtigere batterijen te gebruiken, het verlagen van de kosten van draagbare stroom.

Lithium-ionbatterijen voeden veel apparaten, van smartphones en digitale camera's tot auto's en zelfs vliegtuigen. De batterijen werken doordat twee elektrisch geladen materialen in een vloeistof worden gesuspendeerd om een ​​stroom te produceren. Koolstof wordt gebruikt als een van die materialen in kleinere batterijen, maar voor grotere, krachtigere batterijen - zoals die in elektrische auto's worden gebruikt - koolstof is niet geschikt vanwege zijn structuur, die niet de vereiste stroomdichtheid kunnen produceren.

In de nieuwe studie Dr. Chandra Sharma en Dr. Manohar Kakunuri ontdekten dat vanwege de vorm en configuratie van de kleine koolstofnanodeeltjes, de koolstof in kaarsroet is geschikt voor gebruik in grotere batterijen. Bovendien, omdat het roet snel en gemakkelijk kon worden geproduceerd, het is een schaalbare benadering om batterijen te maken.

"Als je een waterdruppel op kaarsroet doet, rolt die eraf - dat is een constatering die de afgelopen jaren is gedaan. Het materiaal van kaarsroet is gemaakt, koolstof, heeft ook elektrisch potentieel. Dus waarom zou je het niet als een elektrode gebruiken?" vroeg Dr. Sharma, auteur van de studie van het Indian Institute of Technology. "We hebben er naar gekeken en zagen dat het ook enkele uitzonderlijke elektrochemische eigenschappen vertoont, dus hebben we besloten om het verder te testen."

Als een kaars brandt, het geeft wolken zwart roet van koolstof af. De onderzoekers keken naar het roet dat verzameld was van de punt van een kaarsvlam en van het midden van de vlam en vergeleken de grootte, vorm en structuur van de koolstof. De resultaten toonden aan dat het verbrandingsproces nanodeeltjes koolstof vormt met een diameter van 30-40 nanometer en met elkaar verbonden in een onderling verbonden netwerk. Ze ontdekten ook dat het roet zich herstelde van de punt van een kaarsvlam, die brandt bij 1400˚C, heeft minder onzuiverheden zoals was, waardoor het beter presteert als elektrische geleider.

De onderzoekers analyseerden vervolgens de effectiviteit van het roet als geleidend materiaal voor gebruik in een batterij. De effectiviteit van batterijen en materialen die in batterijen worden gebruikt, kan worden getest met een techniek die cyclische lading-ontlading (CCD) wordt genoemd. De snelheid van opladen/ontladen geeft weer hoe krachtig de batterij is; hoe hoger het tarief, hoe krachtiger de batterij; de resultaten toonden aan dat de kaarsroetkool het beste presteerde bij hogere snelheden.

De vorm en grootte van de koolstofnanodeeltjes, en de manier waarop ze met elkaar verbonden zijn, betekent dat kaarsroet een geschikt materiaal is voor gebruik in accu's van elektrische auto's. De technologie is niet alleen efficiënt en kosteneffectief, het is ook schaalbaar. Dr. Sharma schat dat één hybride auto tien kilo koolstofroet nodig heeft, die in ongeveer een uur zou worden afgezet met behulp van kaarsen.

"Over het algemeen zien we de eenvoudigere dingen over het hoofd; kaarsroet is niet nieuw, maar we zien het nu pas als een potentiële bron van koolstof, " zei Dr. Sharma. "We zijn erg enthousiast over de resultaten. Deze nieuwe aanpak is heel eenvoudig en de kosten zijn minimaal - het zou de batterijproductie goedkoper maken."

De onderzoekers zijn nu van plan een kaarsroetbatterij te ontwikkelen om de technologie verder te testen. Ze zijn ook van plan om hybride materialen te testen die kaarsroet bevatten om te zien of ze er een nog beter materiaal voor batterijen van kunnen maken.