Grafenowa „bateria” – kolejny przełom w elektronice?

Naukowcy z Hong Kong Polytechnic University twierdzą, że wynaleźli nowy rodzaj „baterii” bazującej na grafenie, działającej w oparciu o ciepło pobierane z otoczenia. Dokładniej „bateria” ta ma „przechwytywać” energię termiczną jonów zawartych w roztworze, przekształcając ją następnie w energię elektryczną. Wyniki badań są w trakcie weryfikacji i jeżeli się potwierdzą, urządzenie to z całą pewnością znajdzie wiele zastosowań m.in. jako źródło energii elektrycznej zasilającej sztuczne narządy ciała, czy urządzenia elektryczne.

Średnia prędkość jonów w roztworach wodnych wynosi zazwyczaj (w warunkach normalnych) setki metrów na sekundę, w związku z czym ich energia termiczna osiąga stosunkowo duże wartości, wynoszące nawet kilka kilodżuli. Stwarza to potencjalną możliwość wykorzystania energii jonów do wytwarzania energii elektrycznej, jednak jak do tej pory zainteresowanie tym tematem nie było zbyt duże. Dzięki grupie fizyków z Hongkongu nadzorowanej przez Zihan Xu sytuacja ta uległa ostatnio nieznacznej poprawie. Mianowicie, Xu wraz ze współpracownikami skonstruowali „baterię”, której głównym elementem jest niewielki pasek grafenu, umieszczony w roztworze chlorku miedzi. Rolę elektrod pełnią złote oraz srebrne kontakty. Badania przeprowadzone przez naukowców wykazały, że urządzenie składające się z sześciu takich pasków grafenu wytwarza napięcie o wartości przekraczającej 2 V. Napięcie to jest wystarczająco duże, aby można nim było zasilać np. diody LED emitujące światło czerwone.

Zasada działania grafenowej baterii

Technologia zastosowana w grafenowej „baterii” jest oczywiście całkiem inna w porównaniu z tradycyjnymi bateriami litowo-jonowymi, przekształcającymi energię chemiczną w energię elektryczną. Zasada działania „baterii” skonstruowanej przez zespół Xu przypomina raczej działanie ogniwa słonecznego. Jony miedzi (Cu²⁺) zawarte w roztworze chlorku miedzi ulegają nieustannym zderzeniom z warstwą grafenu. Energia tychże jonów jest wystarczająco duża, aby powodować przemieszczanie elektronów w warstwie grafenu, powodując tym samym wytwarzanie napięcia.

Naukowcy odkryli, że wartość napięcia wytwarzanego przez skonstruowane przez nich urządzenie, może zostać zwiększona m. in. w procesie ogrzewania roztworu jonowego lub przyspieszania jonów Cu²⁺ przy pomocy ultradźwięków. Obydwie te metody powodują zwiększenie energii kinetycznej jonów. Inną metodą pozwalającą zwiększyć wartość napięcia jest zastosowanie bardziej stężonego roztworu chlorku miedzi, który będzie tym samym składał się z większej ilości jonów Cu²⁺.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com