В началото на септември китайски дистрибутор на Amazon се свърза с нас, за да ни предложи да тестваме два доста неприятни продукта и по-скоро какъв е: нагрята маска за сън и надуваема възглавница за пътуване, също отопляема, в … графен. Развеселени от тази странна молба, решихме да се задълбочим малко в темата и да направим обиколка на „дългоочакваните“ приложения около графена, особено в енергийната област. Малка технологична точка!
Графенът е двуизмерен материал, тоест съставен от слой от един атом. Подреждането на тези слоеве дава графит, една от естествените форми на въглерод. Синтезиран през 2004 г. в Университета в Манчестър (спечелил на своите „откриватели“ Нобелова награда за физика през 2010 г.), той отдавна се счита за физическа аномалия, а 2D материалът се приема за нестабилен.
Графенът има изключителни свойства:
- Оборудван със същия конструктивен принцип като въглерода, една от естествените форми на който е диамантът, той е изключително здрав . По този начин, използвайки графен, изследователите от MIT са успели да създадат 3D монтаж, десет пъти по-здрав от стоманата, но лек като пластмасата.
- Съставен от един атомен слой, той също е изключително лек . Това свойство предлага интересни перспективи, по-специално в областта на аеронавтиката, където теглото на бордовите компоненти има пряко влияние върху потреблението на енергия.
- Това е отличен топлопроводник , със скорост на предаване 30 пъти по-голяма от силиция, материалът, който се използва досега в електронната индустрия.
- Той е идеално водоустойчив и дава възможност да се предвидят нови приложения, съчетани с неговите проводими свойства във влажна среда.
- Той е деформируем и прозрачен и вероятно може да породи ново поколение гъвкави екрани - въпреки че първите версии на гъвкавите екрани все още използват пластмаса - и нови поколения прозрачни екрани, използваеми по-специално в тази област. автомобилна
През 2018 г. Европейската комисия стартира най-голямата изследователска програма, осъществявана някога в европейски мащаб, инжектирайки бюджет от 1 милиард евро през следващите 10 години. Цел: да се създаде графенова долина, която подпомага развитието на промишленото използване на графен, с ключ към важен икономически неочакван принос.
Приложения в енергийния сектор
Има много приложения на графен в енергийното поле, като се възползват от проводимите свойства на материала.Охлаждане
В сектор, който ни докосва ежедневно, споменахме съобщението на производителя Huawei, който представи първия мобилен телефон, оборудван с охлаждаща система на базата на графен, която позволява топлината да се провежда в изпарителна камера с най-голяма ефективност и по този начин по-малко стрес върху компонентите за подобряване на техния живот.
Huawei mate 20 xБатерии
Стартиращият Earthdas работи върху литиеви батерии, чиито аноди съдържат графен и позволяват ускоряване на скоростта на зареждане в огромни пропорции. Говорим за 12 пъти по-бързо презареждане в сравнение с конвенционалната литиево-йонна батерия и пълно зареждане за няколко минути за телефон.Включването на графен в литиево-йонни батерии, замествайки силиция, също се смята, че удължава живота на батерията благодарение на способността на графена да устои на температурните колебания. В случай на приложения, свързани с литиево-йонни батерии, графенът следователно по същество засилва капацитета на традиционната батерия, за да увеличи нейната производителност и дълготрайност.
Вече можете да намерите модел на графенови външни батерии в Elecjet, който предлага модел от 6000 mAh с време за зареждане от 20 минути.
Кондензатори
На ултракондензатори (или "supercapacitators") също са разследвани за подобряване на живота им и драстично намаляване на техните моменти на натоварване. За разлика от конвенционалните батерии, които произвеждат енергия чрез химична реакция, суперкондензаторите съхраняват енергия под формата на електростатично поле. Класическият суперкондензатор се зарежда (и разрежда) много по-бързо от батерията, но от друга страна съхранява много по-малко енергия.НАВАТЕХНОЛОГИИ
Използването на графен би могло да направи възможно комбинирането на скоростта на зареждане на суперкондо с много по-голям капацитет за съхранение. По този начин френската компания Nawa Technologies работи върху суперкондензатори, съставени от въглеродни нанотръби - навити листове графен - които в крайна сметка ще осигурят по-чиста (без химически компоненти) и по-устойчива енергия, особено в областта на транспорта. Компанията вече тества шампионата на електрически състезателни автомобили от Формула Е, за да тества тези продукти при екстремни условия.
През 2017 г. Lamborghini представи своя проект за електрически суперавтомобили, реализиран в сътрудничество с MIT, Terzo Millennio, от които графенът е един от ключовите компоненти. Денис Бронярт обяснява накратко способността на Lamborghini в това видео за Automoto:
И така, графенът ще бъде ли в джобовете ни през 2019 г.?
Графенът е революционен материал, чиито свойства могат да помогнат за справяне с бъдещите енергийни предизвикателства. Само след 15 години изследвания се появяват конкретни тенденции, които разкриват потенциала на материала. Основното предизвикателство остава производството в индустриален мащаб, което все още е скъпо и бавно. Следователно имаме още малко време, преди обектите, които използваме всеки ден, да експлоатират масово този материал.В началото на 2018 г. изследователите от MIT разработиха индустриален производствен процес за графенови листове, посветен на вграждането в ултратънки мембрани. Този процес обаче не е насочен към приложения в енергийната област, но показва, че решенията не са далеч, за да могат графенът да достигне индустриалния етап.
Европейските изследвания в рамките на водещата програма Graphene вървят в тази посока и ще проучат нови пътища през следващото десетилетие.
