石墨烯是改变绿色经济中能源转移的答案吗？

超级电容器正迅速成为全球不断增长的电动汽车、工业机器和电子消费品车队的首选功率增强储能设备。石墨烯的独特特性可以提供增强的能源转移能力，以提高电气化，脱碳和绿色经济所需的能量转移能力。

First Graphene（FGR）继续开发其基于石墨烯的PureGRAPH®系列产品，并研究如何使用它们来增强超级电容器 – 存储和提供电荷突发 – 可能是变革性的，并可能彻底改变基于电池的能量转移跨多个应用。

超级电容器通常与传统电池结合使用，以提供能量浪涌或平滑间歇性电源，是传统电解质电池和电容器之间的混合体。一般来说，它们因其高功率密度、快速充放电速率、长期稳定性和安全特性而具有吸引力。

在超级电容器中，带电离子存储在电极表面，可立即使用。然而，与传统电容器的一个关键区别在于电解质用于在电极之间转移和平衡电荷。

石墨烯作为增值成分进入混合物

石墨烯被认为是用于在超级电容器电极上存储电荷的最先进碳基材料的替代品。其原因是石墨烯提供的令人印象深刻的表面积。表面积越大，电荷存储容量越高。[1]

石墨烯被添加到超级电容器中的概念首先由Meryl D Stoller在她的论文Graphene-Based Ultracapacitors中描述，该论文由美国化学学会于2008年出版，此后获得了近7，000次引用。

Stoller等认识到石墨烯是碳材料的合适替代品，具有高导电性，并展示了“基于这种新型碳材料的高性能电能存储设备的令人兴奋的潜力”。

速览十多年，超级电容器的发展 – 有和没有石墨烯 – 有可能彻底改变储能。

也就是说，这是通过快速有效地放电和充电的电力

能源，使其成为从消费电子产品到电动汽车 （EV） 的广泛应用的理想选择。

后者特别令人感兴趣。电动汽车的出现催化了对电池的需求，进而促进了超级电容器的需求，因为汽车行业正朝着更环保的车队发展。

超级电容器为电动汽车提供了一系列好处，包括额外的功率输出、平滑加速和再生制动。

到 2030 年，电动汽车预计将占全球销量的 60% 以上[2]，这意味着人们对改善上述特性以及续航里程和充电速度的需求越来越大。

First Graphene研究着眼于具有成本效益的替代品

认识到对新型储能解决方案的指数级需求 – 重工业共享其车辆和机器车队的电气化，家用电器制造商以及那些创建连接到物联网的设备 – First Graphene正在增加对石墨烯在能源生产和存储技术中的使用的投资。

最近与曼彻斯特大学化学学院的Robert Dryfe教授和Andinet Ejigu博士合作的项目表明，石墨烯可以减少对稀有（和昂贵）电池金属氧化物的依赖，并显着延长超级电容器循环的寿命。

材料经过长达10，000次循环的测试，性能没有下降，这表明添加石墨烯可以帮助它们达到所需的高循环目标。

从降低成本的角度来看，测试表明，超级电容器中的稀有金属氧化物含量可能会降低四倍。

该技术还应用于研究使用FGR的石墨烯材料作为生产绿色氢的电催化剂。

持续投资以优化技术

First Graphene的研究是在华威大学科学、技术和合作者华威制造集团（WMG）的Mark Copley教授于2022年进行的超级电容器开发研究的基础上继续进行的。

与Robert Dryfe教授一起对循环测试和金属比率优化进行了进一步的研究。

在更高的层面上，重点是持续优化活性石墨烯材料的粒径，以提供电池和超级电容器内部所需的光滑涂层，以实现电池稳定性、性能可靠性和易于制造，可能以更低的价格点。

FGR正在继续投资能源生产和存储解决方案。

很大一部分投资将着眼于开发高性能超级电容器材料，利用石墨烯技术的专业知识来创建更高效和有效的储能解决方案。

FGR在这一领域（特别是超级电容器）投资的更大图景是新兴的全球市场，这正在成为一个重要的增长机会。

根据市场和市场，全球超级电容器行业预计将从 2020 年的 8.19 亿美元增长到 2025 年的 21 亿美元，在预测期内的复合年增长率为 20.7%。

全球市场洞察更进一步，确定到 2027 年，超级电容器的全球总机会将达到 50 亿美元[3]。

这一增长在很大程度上源于亚太地区（韩国、日本、泰国、中国和印度）对电动汽车生产的需求增加，该地区在超级电容器市场收入方面已经占据明显领先地位。

机会并不局限于电动汽车

超级电容器市场的增长受到多种因素的推动，包括重工业和电子产品对节能解决方案的需求增加，可再生能源的日益采用以及对减少碳排放的日益关注。

例如，在风力涡轮机中，超级电容器用于消除风能的间歇性和波动，使其馈入电网系统的效率更高。它们还可用于在几毫秒内提供短时间的功率控制叶片节距，以提高产量并避免在大风中损坏。

从重型和工业机械的角度来看，起重机、港口装载设备、运输卡车、挖掘机和其他设备已经受益于超级电容器。在军事应用中，激光和射弹发射装置从超级电容器组中存储的电力中汲取大量能量以激活。

在较小的一端，超级电容器用于一系列消费电子产品 – 移动设备，无线电收发器，螺线管，无线调制解调器，笔记本电脑和相机闪光灯。

因此，尽管超级电容器的发展以及石墨烯在优化其性能方面所起的作用仍在继续，但需求的明显增长意味着专注于绿色经济成果的公司（如First Graphene）在抓住与脱碳相关的机遇方面处于领先地位。

[1] https://www.thegraphenecouncil.org/page/EnergyStorage15JUL

[2] https://www.iea.org/data-and-statistics/data-product/global-ev-outlook-2022

[3] https://www.gminsights.com/industry-analysis/supercapacitor-market