Grafeen zorgt voor nieuw soort batterij | Grafeen (graphene)
Grafeen zorgt voor nieuw soort batterij

Onderzoekers aan de Hong Kong Polytechnic University beweren dat ze een nieuw soort “batterij” hebben ontdekt die zou werken enkel en alleen op omgevingswarmte.

Het grafeen-gebaseerde apparaat zou de thermische energie van ionen in een oplossing weten te vangen en daarna omzetten naar elektriciteit. De resultaten worden herbekeken, maar indien correct zou een dergelijk apparaat zijn gebruik kunnen vinden in een scala van toepassingen, zoals de voeding van kunstmatige organen door lichaamswarmte, het genereren van duurzame energie en voeding van andere elektronica.

Zihan Xu en collega’s maakten hun batterij door zilver en goud elektroden aan te brengen op een strook van grafeen.
In de experimenten toonden de onderzoekers aan dat zes van deze apparaten gebundeld in een oplossing van koper-ionen een spanning van meer dan 2 V kan opwekken.

De technologie is heel anders dan de conventionele lithium-ion-accu’s, want die zetten chemische energie om in elektriciteit.
“De uitvoer is ook continu en het werkt alleen door het oogsten van de thermische energie van het omringende koper-chloride, die in theorie oneindig is”, aldus Xu.

De batterij zou volgens de onderzoekers eerder werken als een zonnecel.
De koperionen (Cu2 +) botsen voortdurend met het strookje grafeen in de batterij.
Deze botsing is voldoende energiek om een elektron uit het grafeen te verplaatsen. Deze elektronenbundel kan vervolgens aansluiten bij de koper-ionen of reizen door het grafeen strookje.

Aangezien elektronen sneller bewegen door grafeen bij zeer hoge snelheden (dankzij het feit dat zij zich als relativistische deeltjes zonder rust massa gedragen) reizen ze veel sneller in het koolstofhoudende materiaal dan in de ionische oplossing.
De vrijgekomen elektronen gaan natuurlijk het liefst door het grafeen circuit in plaats van door de oplossing.
Dit is hoe de spanning wordt geproduceerd door het apparaat, vertelt Xu.

De onderzoekers ondervonden ook dat de spanning die door het apparaat wordt verwekt kan worden verhoogd door de ionische oplossing op te warmen en door Cu2 +-ionen te versnellen met echografie.
Beide methodes werken omdat ze de kinetische energie van de ionen verhogen.

De unieke structuur van grafeen is cruciaal voor deze batterij, zeggen de onderzoekers.

Het werk wordt beschreven in een preprint op arXiv.

Bron: physicsworld.com
Foto: nanotechweb.org


3D print schaalmodel structuur grafeen