Diagramma schematico che mostra la configurazione sperimentale del dispositivo con elettrodi Au-Ag. Immagine:arXiv:1203.0161v2
(PhysOrg.com) -- Gli scienziati di Hong Kong hanno riferito, in ArXiv , i loro esperimenti per realizzare una batteria al grafene che, secondo loro, genera una corrente elettrica attingendo all'energia termica ambientale nella soluzione in cui è immersa.
Ricercatori guidati da Zihan Xu del Dipartimento di Fisica Applicata e Centro di Ricerca sui Materiali presso l'Università Politecnica di Hong Kong, elettrodi d'argento e d'oro attaccati a un foglio di grafene, tipicamente 7 mm x 7 mm di area, montato su un substrato di silicio. L'insieme è stato quindi immerso in una soluzione satura di cloruro di rame (CuCl 2 ), e si è scoperto che produceva una tensione elettrica di 0,35 V. Hanno anche scoperto che sei gruppi disposti in serie producevano abbastanza elettricità per alimentare un diodo a emissione di luce (LED). Il dispositivo ha continuato a produrre circa la stessa tensione per 25 giorni, ma dopo un mese è sceso a circa 40 mV.
Il grafene è un materiale costituito da uno strato di carbonio dello spessore di un solo atomo, ed è stato oggetto di intense ricerche negli ultimi anni a causa delle sue proprietà insolite. Una di queste proprietà è una mobilità degli elettroni eccezionalmente elevata.
Xu e colleghi scrivono nel loro articolo che pensano che la tensione derivi dall'energia cinetica degli ioni di rame nella soluzione di cloruro di rame, che dicono sia sufficiente per far fuoriuscire gli elettroni dal grafene, e che questi elettroni poi fluiscono attraverso il foglio. Hanno notato che la tensione aumenta quando la soluzione di cloruro di rame viene riscaldata, e varia con la sua concentrazione.
Configurazione sperimentale di sei dispositivi al grafene collegati a un LED commerciale prima (a) e dopo (b) che è stato acceso. Immagine:arXiv:1203.0161v2
Il gruppo ha anche riscontrato che la tensione aumentava quando il gruppo veniva esposto a impulsi di ultrasuoni, e dicono che questo dà peso all'idea che l'energia cinetica sia la fonte della tensione, poiché gli ultrasuoni aumenterebbero la velocità degli ioni di rame. Sono state prodotte anche piccole tensioni con soluzioni ioniche come NaCl e CuSO 4 . I ricercatori hanno anche effettuato esperimenti di controllo per escludere la possibilità che reazioni chimiche fossero responsabili della tensione generata.
Dott. Wanlin Guo, il supervisore laureato di uno dei team di Xu (Guoan Tai), espresso scetticismo nei confronti del meccanismo proposto, e aggiunse che finora non era stato in grado di riprodurre i risultati nei suoi esperimenti, in cui usava fogli di grafene di varie dimensioni, montato su diversi substrati, e con diversi tipi di elettrodi. Non era in grado di raggiungere tensioni superiori a circa 0,1 mV.
Nel 2011, un gruppo di ricerca guidato da Nikhil Koratkar del Rensselaer Polytechnic Institute di New York ha anche riferito di esperimenti in cui è stato dimostrato che il grafene genera una tensione quando una soluzione ionica è stata fatta scorrere sui fogli. Dott. Guo, dell'Università di Nanchino in Cina, confutò anche questi risultati e condusse esperimenti che mostrarono che l'interazione degli ioni in soluzione con gli elettrodi era responsabile della tensione, piuttosto che qualsiasi interazione con il grafene.
Se la "batteria al grafene" di Xu sta sfruttando l'energia termica del movimento degli ioni per generare elettricità, questa fonte di energia è essenzialmente illimitata. I ricercatori affermano che i loro risultati sperimentali forniscono un "enorme passo avanti" nella ricerca sulla tecnologia autoalimentata.
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