Tehnikaülikool loob kosmosetehnika tarbeks painduvaid supekondensaatoreid

 (11)
Tehnikaülikool loob kosmosetehnika tarbeks painduvaid supekondensaatoreid
Tallinna Tehnikaülikool

Tallinna Tehnikaülikooli polümeeride ja tekstiilitehnoloogia labori teadlased arendavad kosmosetehnika tarvis uut tüüpi superkondensaatoreid, mis on eriti painduvad, kerged ning samas väga suure tugevusega.

Töörühma juhi, ülikooli polümeeride ja tekstiilitehnoloogia labori professor Andres Krumme sõnul on superkondensaatorid elektrienergia salvestajad ja neid kasutatakse eelkõige olukordades, kus on vajalik suure hulga elektrienergia kiire vabastamine.

Superkondensaatorid valmistatakse elektroketruse teel ja need koosnevad nanokiulistest lausmaterjalidest. Kiud nendes materjalides on juuksekarvast 10 - 100 korda peenemad. Kiudude sees on süsiniku nanoosakesed, mis elektrienergiat talletavad ning neid hoiab koos polümeerne sideaine. Teadlaste poolt välja töötatud kiuline struktuur on painduv ja tavapärastes superkondensaatorites kasutatavatest materjalidest kuni 20 korda tugevam.

Karbiidsel süsinikul on elektrienergia salvestamiseks kaks olulist omadust: erakordselt suur eripind (pindala massiühiku kohta) ning eriliselt hea energiasalvestamise võime.

Uute superkondensatorite painduvus, kergus, ning samas väga suur tugevus on eriti oluline näiteks kosmosetehnikas. Nimelt saab satelliitides valitseva ruumikitsikuse tõttu sellise painduva materjaliga ruumi maksimaalseks ärakasutamiseks edukalt katta näiteks satelliidi seinad ja muud ebaregulaarsed tasapinnad. Superkondensaatori erakordne tugevus ning vibratsioonitaluvus on aga vajalik näiteks satelliidi stardihetkel.

„Meie töörühm arendas uurimistöö käigus polümeeride ja tekstiilitehnoloogia laboris nii optimaalseima süsiniku jahvatusmeetodi (äärmiselt peen, kaotamata seejuures ainele hinnalist eripinda), leidis superkondensaatorile sobivaimaid polümeerseid sideaineid ning optimaalsed elektroketruse parameetreid," rääkis Krumme.

Arendatavaid superkondensaatoreid plaanitakse kasutada tugeva lühiajalise vooluimpulssi andmiseks raketimootorite stardi- ja juhtimisseadmetes, tsüklilise elektritoite vajadusel satelliitidele nende viibimisel päikesevalgusest varjus ning satelliidipaneelide avamisel ja mehaanilisel liigutamisel.

Kui seni on õnnestunud töörühmal läbida ahel ideest laboratoorse prototüübini, siis järgmise 3-5 aasta jooksul loodetakse ESA toel jõuda juba esimeste piloottoodeteni.

Praegu on superkondensaatori moodulid kasutusel näiteks autotööstuses (mootori käivitusabina ja pidurdusenergia talletamiseks), tõstukites ja kraanades (samuti energia taaskasutamiseks kauba laskumise ja tõstmise ajal). Nn painduva elektroonika rakendused leiavad kasutust nutikates tekstiilides (salvestatakse kandja liikumisest tekkivat energiat, et seda vajadusel hiljem kasutada). Tulevikuperspektiiviks peab professor Krumme ka näiteks eakate inimeste terviseanalüüsi ja -jälgimist nutikate materjalide abil ning looduslikku päritolu polümeeride laiemat kasutust.

Teadustööd tehakse koostöös Eesti-Saksa ettevõttega Skeleton Technologies, TÜ keemia instituudiga ning Euroopa Kosmoseagentuuriga (ESA).