Grafenowa bateria zamienia ciepło otoczenia w prąd elektryczny

Oto ciekawy pomysł na baterię. Prędkość termiczna jonów w roztworze wodnym jest ogromna – setki metrów na sekundę w temperaturze pokojowej. A jednak niewiele osób badało ten proces lub jego potencjał do generowania prądu.

Zrób krok do przodu Zihan Xu z The Hong Kong Polytechnic University i kilku kumpli, którzy nie tylko przestudiowali ten proces, ale najwyraźniej też go opanowali.

Ci faceci stworzyli obwód składający się z diody LED połączonej z paskiem grafenu za pomocą jakiegoś przewodu. Po prostu umieścili grafen w roztworze chlorku miedzi i obserwowali. Rzeczywiście, dioda LED świeci. (Właściwie potrzebowali sześciu takich obwodów grafenowych połączonych szeregowo, aby wygenerować 2 V potrzebne do zapalenia diody LED, ale otrzymujesz obraz).

Oto, co się dzieje, według Zihan i spółki. Jony miedzi, które mają podwójny ładunek dodatni, poruszają się przez roztwór z prędkością około 300 metrów na sekundę dzięki energii cieplnej roztworu w temperaturze pokojowej.

Kiedy jon uderza w pasek grafenu, zderzenie generuje wystarczającą ilość energii, aby wyrzucić zdelokalizowany elektron z grafenu.

Elektron ma wtedy dwie możliwości: może albo opuścić pasek grafenu i połączyć się z jonem miedzi, albo może przejść przez pasek grafenu do obwodu.

Okazuje się, że ruchliwość elektronów jest znacznie większa w grafenie niż w roztworze, więc elektron w naturalny sposób wybiera drogę przez obwód. To właśnie zapala diodę LED.

Uwolnione elektrony wolą podróżować po powierzchni grafenu… zamiast wchodzić do roztworu elektrolitu. W ten sposób napięcie zostało wytworzone przez nasze urządzenie, mówią Zihan i spółka.

Tak więc energia generowana przez to urządzenie pochodzi z ciepła otoczenia. Ci faceci twierdzą, że byli w stanie zwiększyć prąd przez podgrzanie roztworu, a także przyspieszenie jonów miedzi za pomocą ultradźwięków. Twierdzą nawet, że utrzymywali swoją baterię grafenową działającą przez 20 dni wyłącznie przy cieple otoczenia.

Ale jest ważny znak zapytania. Jedną z alternatywnych hipotez jest to, że prąd generuje jakiś rodzaj reakcji chemicznej, tak jak w zwykłej baterii.

Jednak Zihan i spółka twierdzą, że wykluczyli to za pomocą kilku eksperymentów kontrolnych. Są one jednak opisane w niektórych materiałach uzupełniających, których nie wydaje się umieszczać na arXiv. Oczywiście będą musieli to udostępnić, zanim inni potraktują roszczenie poważnie.

Jednak biorąc pod uwagę wartość nominalną, wydaje się to być niezwykle ważnym wynikiem. Inni generowali prąd w grafenie po prostu przepuszczając nad nim wodę, więc nie jest zaskoczeniem, że poruszające się jony również mogą wykonać tę pracę.

Rodzi to perspektywę czystych, ekologicznych akumulatorów zasilanych wyłącznie ciepłem otoczenia. Jak skromnie ujął to Zihan i spółka: stanowi ogromny przełom w badaniach nad technologią z własnym zasilaniem.

Miejmy nadzieję, że mają rację. Ale przynajmniej na razie ława przysięgłych musi pozostać niezdecydowana.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1203.0161 : Samoładująca się bateria grafenowa pozyskuje energię elektryczną z energii cieplnej środowiska

ukryć