Grafeenbatterij verandert omgevingswarmte in elektrische stroom

Hier is een interessant idee voor een batterij. De thermische snelheid van ionen in waterige oplossing is enorm - honderden meters per seconde bij kamertemperatuur. En toch hebben maar weinig mensen dit proces of het potentieel ervan om stroom te genereren bestudeerd.

Stap naar voren Zihan Xu aan de Hong Kong Polytechnic University en een paar vrienden die dit proces niet alleen hebben bestudeerd, maar het schijnbaar ook onder de knie hebben.

Deze jongens hebben een circuit gemaakt dat bestaat uit een LED die met een draad is verbonden met een strook grafeen. Ze plaatsten het grafeen eenvoudig in een oplossing van koperchloride en keken toe. En ja hoor, de LED licht op. (Eigenlijk hadden ze zes van deze grafeencircuits in serie nodig om de 2V te genereren die nodig was om de LED te laten oplichten, maar je snapt het wel.)

Dit is wat er aan de hand is, volgens Zihan en co. De koperionen, die een dubbele positieve lading hebben, bewegen door de oplossing met een snelheid van ongeveer 300 meter per seconde dankzij de thermische energie van de oplossing bij kamertemperatuur.

Wanneer een ion in de grafeenstrook botst, genereert de botsing voldoende energie om een ​​gedelokaliseerd elektron uit het grafeen te schoppen.

Het elektron heeft dan twee opties: het kan ofwel de grafeenstrook verlaten en zich combineren met het koperion of het kan door de grafeenstrook reizen en het circuit in.

Het blijkt dat de mobiliteit van elektronen in grafeen veel groter is dan door de oplossing, dus het elektron kiest van nature de route door het circuit. Het is dit dat de LED verlicht.

De vrijgekomen elektronen reizen liever over het grafeenoppervlak... in plaats van in de elektrolytoplossing te gaan. Zo werd de spanning geproduceerd door ons apparaat, zeggen Zihan en co.

Dus de energie die door dit apparaat wordt gegenereerd, komt van omgevingswarmte. Deze jongens zeggen dat ze de stroom konden verhogen door de oplossing te verwarmen en ook door de koperionen te versnellen met ultrageluid. Ze beweren zelfs dat ze hun grafeenbatterij 20 dagen hebben laten werken op niets anders dan omgevingswarmte.

Maar er is een belangrijk vraagteken. Een alternatieve hypothese is dat een soort chemische reactie de stroom genereert, net als in een gewone batterij.

Zihan en co zeggen echter dat ze dit hebben uitgesloten met een paar controle-experimenten. Deze worden echter beschreven in aanvullend materiaal dat ze niet op de arXiv lijken te hebben geplaatst. Ze moeten dit natuurlijk beschikbaar stellen voordat anderen de claim serieus nemen.

Op het eerste gezicht lijkt dit echter een enorm belangrijk resultaat. Anderen hebben stroom in grafeen gegenereerd door er eenvoudig water overheen te laten lopen, dus het is niet echt een verrassing dat bewegende ionen het werk ook kunnen doen.

Het biedt uitzicht op schone, groene batterijen die alleen door omgevingswarmte worden aangedreven. Zoals Zihan en co het bescheiden verwoorden: het betekent een enorme doorbraak voor het onderzoek naar zelfaangedreven technologie.

Laten we hopen dat ze gelijk hebben. Maar voorlopig moet de jury onbeslist blijven.

Referentie: arxiv.org/abs/1203.0161 : Zelfopladen grafeenbatterij oogst elektriciteit uit thermische energie van de omgeving

zich verstoppen