Grafenbatteri viste sig at drive en LED

(PhysOrg.com) - Forskere i Hong Kong har rapporteret, i ArXiv , deres eksperimenter med at lave et grafenbatteri, som de siger genererer en elektrisk strøm ved at trække på den omgivende termiske energi i opløsningen, hvori den er nedsænket.

Forskere ledet af Zihan Xu fra Institut for Anvendt Fysik og Materialeforskningscenter ved Hongkong Polytechnic University, fastgjort sølv- og guldelektroder til et grafenark, typisk 7 mm x 7 mm i areal, monteret på et siliciumunderlag. Samlingen blev derefter nedsænket i en mættet opløsning af kobberchlorid (CuCl ₂ ), og viste sig at producere en elektrisk spænding på 0,35 V. De fandt også ud af, at seks samlinger arrangeret i serie producerede nok elektricitet til at drive en lysemitterende diode (LED). Enheden fortsatte med at producere omkring den samme spænding i 25 dage, men efter en måned faldt den til omkring 40 mV.

Grafen er et materiale, der består af et lag kulstof kun et atom tykt, og det har været genstand for intens forskning i de seneste år på grund af dets usædvanlige egenskaber. En af disse egenskaber er en usædvanlig høj elektronmobilitet.

Xu og kolleger skriver i deres papir, at de tror, ​​at spændingen stammer fra kinetisk energi fra kobberionerne i kobberchloridopløsningen, som de siger er nok til at slå elektroner ud af grafen, og at disse elektroner derefter flyder gennem arket. De bemærkede, at spændingen stiger, når kobberchloridopløsningen opvarmes, og varierer med dens koncentration.

Gruppen fandt også spændingen øget, da enheden blev udsat for ultralydspulser, og de siger, at dette giver vægt til tanken om, at kinetisk energi er kilden til spændingen, da ultralydet ville øge kobberionernes hastighed. Små spændinger blev også produceret med ioniske opløsninger, såsom NaCl og CuSO ₄ . Forskerne udførte også kontroleksperimenter for at udelukke muligheden for, at kemiske reaktioner var ansvarlige for den genererede spænding.

Dr. Wanlin Guo, kandidatlederen for et af Xus team (Guoan Tai), udtrykte skepsis over for den foreslåede mekanisme, og tilføjede, at han hidtil ikke havde været i stand til at gengive fundene i sine egne eksperimenter, hvor han brugte grafenark i forskellige størrelser, monteret på forskellige underlag, og med forskellige slags elektroder. Han kunne ikke opnå spændinger større end omkring 0,1 mV.

I 2011, en forskergruppe ledet af Nikhil Koratkar fra New Yorks Rensselaer Polytechnic Institute rapporterede også om eksperimenter, hvor grafen viste sig at generere en spænding, når en ionisk løsning fik til at flyde over arkene. Dr. Guo, fra Nanjing University i Kina, tilbageviste også disse resultater og udførte eksperimenter, der viste, at ionernes interaktion i opløsning med elektroderne var ansvarlig for spændingen, snarere end nogen interaktion med grafen.

Hvis Xus "grafenbatteri" udnytter ionenes termiske bevægelsesenergi for at generere elektricitet, denne energikilde er i det væsentlige ubegrænset. Forskerne siger, at deres eksperimentelle resultater giver et "kæmpe gennembrud" i forskningen inden for selvdrevet teknologi.

© 2011 PhysOrg.com