Ученые из Гонконга создали “графеновую батарею”

Уче­ные из Гон­конга сооб­щили в ArXiv о своих экс­пе­ри­мен­тах по созда­нию гра­фе­но­вой бата­реи, кото­рая гене­ри­рует элек­три­че­ский ток, опи­ра­ясь на окру­жа­ю­щую теп­ло­вую энергию.

Иссле­до­ва­тели во главе с Ксу Зихан (Zihan Xu), с кафедры при­клад­ной физики и мате­ри­а­ло­ве­де­ния Научно-исследовательского цен­тра в гон­конг­ском поли­тех­ни­че­ском уни­вер­си­тете, при­креп­ляют сереб­ря­ный и золо­той элек­трод на лист гра­фена, раз­меры кото­рого 7мм х 7мм, уста­нов­лен­ного на крем­ни­е­вой под­ложке. Сборку затем погру­жают в насы­щен­ный рас­твор хло­рида меди (CuCl2). Полу­чен­ная кон­струк­ция гене­ри­рует элек­три­че­ское напря­же­ние, рав­ное 0,35 В. Они также обна­ру­жили, что шесть сбо­рок, рас­по­ло­жен­ных в ряд, про­из­во­дят доста­точно элек­тро­энер­гии для пита­ния све­то­ди­ода (LED). Устрой­ство про­дол­жало под­дер­жи­вать то же напря­же­ние в тече­ние 25 дней, но через месяц оно сни­зи­лось при­мерно до 40 мВ.

Гра­фен пред­став­ляет собой мате­риал, состо­я­щий из слоя угле­рода тол­щи­ной в один атом. Он был пред­ме­том интен­сив­ных иссле­до­ва­ний в послед­ние годы из-за его необыч­ных свойств. Одним из таких свойств явля­ется исклю­чи­тельно высо­кая подвиж­ность электронов.

Ксу и его кол­леги пола­гают, что напря­же­ние воз­ни­кает за счет кине­ти­че­ской энер­гии ионов меди в рас­творе хло­рида меди, кото­рые выби­вают элек­троны из гра­фена, и что эти элек­троны затем про­хо­дят через лист. Они отме­тили, что напря­же­ние воз­рас­тает, когда хло­рид меди нагре­ва­ется и изме­ня­ется в зави­си­мо­сти от его концентрации.

Кроме того, группа обна­ру­жила уве­ли­че­ние напря­же­ния, когда сборка под­вер­га­лась импуль­сам уль­тра­звука, и они гово­рят, что это при­дает вес тому, что кине­ти­че­ская энер­гия явля­ется источ­ни­ком напря­же­ния, так как уль­тра­звук уве­ли­чи­вает ско­рость ионов меди. Малые напря­же­ния были обна­ру­жены с такими солями, как NaCl и CuSO4. Иссле­до­ва­тели также про­вели кон­троль­ные эксперименты.

Док­тор Ван­лин Гуо (Dr. Wanlin Guo), выпуск­ник одного из руко­во­ди­те­лей команды Ксу (Гоань Тай), выра­зил скеп­ти­цизм по поводу пред­ла­га­е­мого меха­низма, и доба­вил, что он до сих пор не смог вос­про­из­ве­сти резуль­таты в своих экс­пе­ри­мен­тах, в кото­рых он исполь­зо­вал гра­фе­но­вые листы раз­лич­ных раз­ме­ров, уста­нов­лен­ных на раз­лич­ных под­лож­ках, а также с раз­лич­ными видами элек­тро­дов. Он был не в состо­я­нии достичь напря­же­ния больше, чем около 0,1 мВ.

В 2011 году иссле­до­ва­тель­ская группа во главе с Ник­хил Корат­кар (Nikhil Koratkar) из Поли­тех­ни­че­ского Инсти­тута Rensselaer в Нью-Йорке, также сооб­щил об экс­пе­ри­мен­тах, в кото­рых гра­фен исполь­зо­вался для созда­ния напря­же­ния. Док­тор Гуо из Нан­кин­ского уни­вер­си­тета в Китае, также опро­верг эти резуль­таты про­ве­ден­ными экс­пе­ри­мен­тами, кото­рые пока­зали, что вза­и­мо­дей­ствие ионов в рас­творе с элек­тро­дами отве­чает за напря­же­ние, а не вза­и­мо­дей­ствие с графеном.

Иссле­до­ва­тели гово­рят, что их экс­пе­ри­мен­таль­ные резуль­таты дают “огром­ный про­рыв” в иссле­до­ва­нии тех­но­ло­гий авто­ном­ного питания.