(PhysOrg.com) -- Wetenschappers in Hong Kong hebben gemeld, in ArXiv , hun experimenten om een ​​grafeenbatterij te maken waarvan ze zeggen dat ze een elektrische stroom genereert door gebruik te maken van de thermische energie van de omgeving in de oplossing waarin deze is ondergedompeld.

Onderzoekers onder leiding van Zihan Xu van het Department of Applied Physics and Materials Research Centre aan de Hong Kong Polytechnic University, bevestigde zilveren en gouden elektroden op een grafeenblad, typisch 7 mm x 7 mm in gebied, gemonteerd op een siliconensubstraat. Het geheel werd vervolgens ondergedompeld in een verzadigde oplossing van koperchloride (CuCl ₂ ), en bleek een elektrische spanning van 0,35 V te produceren. Ze ontdekten ook dat zes in serie geschakelde assemblages voldoende elektriciteit produceerden om een ​​light-emitting diode (LED) van stroom te voorzien. Het apparaat bleef 25 dagen lang ongeveer dezelfde spanning produceren, maar na een maand zakte het tot ongeveer 40 mV.

Grafeen is een materiaal dat bestaat uit een laag koolstof van slechts één atoom dik, en vanwege zijn ongebruikelijke eigenschappen is er de afgelopen jaren intensief onderzoek naar gedaan. Een van deze eigenschappen is een uitzonderlijk hoge elektronenmobiliteit.

Xu en collega's schrijven in hun paper dat ze denken dat de spanning voortkomt uit de kinetische energie van de koperionen in de koperchloride-oplossing, waarvan ze zeggen dat het genoeg is om elektronen uit het grafeen te slaan, en dat deze elektronen vervolgens door de plaat stromen. Ze merkten op dat de spanning toeneemt wanneer de koperchloride-oplossing wordt verwarmd, en varieert met de concentratie.

De groep ontdekte ook dat de spanning toenam wanneer de assemblage werd blootgesteld aan ultrasone pulsen, en ze zeggen dat dit gewicht geeft aan het idee dat kinetische energie de bron van de spanning is, omdat het ultrageluid de snelheid van de koperionen zou verhogen. Er werden ook kleine spanningen geproduceerd met ionische oplossingen zoals NaCl en CuSO ₄ . De onderzoekers voerden ook controle-experimenten uit om uit te sluiten dat chemische reacties verantwoordelijk waren voor de opgewekte spanning.

Dr. Wanlin Guo, de afgestudeerde supervisor van een van Xu's team (Guoan Tai), uitte sceptisch over het voorgestelde mechanisme, en voegde eraan toe dat hij tot nu toe niet in staat was geweest de bevindingen in zijn eigen experimenten te reproduceren, waarin hij grafeenplaten van verschillende groottes gebruikte, gemonteerd op verschillende ondergronden, en met verschillende soorten elektroden. Hij was niet in staat om spanningen hoger dan ongeveer 0,1 mV te bereiken.

In 2011, een onderzoeksgroep onder leiding van Nikhil Koratkar van het Rensselaer Polytechnic Institute in New York rapporteerde ook over experimenten waarin werd aangetoond dat grafeen een spanning opwekte wanneer een ionische oplossing over de platen vloeide. Dr. Guo, van de Nanjing Universiteit in China, weerlegde ook deze resultaten en voerde experimenten uit die aantoonden dat de interactie van de ionen in oplossing met de elektroden verantwoordelijk was voor de spanning, in plaats van enige interactie met het grafeen.

Als Xu's "grafeenbatterij" de thermische bewegingsenergie van de ionen gebruikt om elektriciteit op te wekken, deze energiebron is in wezen onbeperkt. De onderzoekers zeggen dat hun experimentele resultaten een "enorme doorbraak" betekenen in het onderzoek naar zelfaangedreven technologie.

© 2011 PhysOrg.com