À mesure que la population mondiale augmente, la demande de production d'énergie et de stockage continue d'augmenter. Le graphène et les matériaux connexes (GRM), avec leur grande surface, leur grande conductivité électrique, les propriétés légères, la stabilité chimique et la flexibilité mécanique élevée, jouent un rôle clé dans la satisfaction de cette demande dans la production et le stockage d'énergie.
L'un des domaines de recherche qui est très étudié est le stockage d'énergie. Alors que tous les domaines de l'électronique se développent à un rythme très rapide au cours des dernières décennies (se référant à la loi de Moore, le nombre de transistors utilisés dans les circuits électroniques double tous les 2 ans), le problème a toujours été que le stockage de l'énergie sans utiliser dans les batteries et les condensateurs. Le développement de ces solutions de stockage d'énergie a été beaucoup plus lent. Le problème est le suivant: une batterie peut stocker beaucoup d'énergie, mais cela peut prendre beaucoup de temps à charger, les condensateurs en revanche peuvent se charger rapidement, mais ne peuvent pas stocker autant d'énergie (relativement parlant). La solution consiste à développer des composants de stockage d'énergie, tels que les supercondensateurs ou les batteries, qui peuvent fournir les deux propriétés positives sans compromis.
Actuellement, les scientifiques s'efforcent d'améliorer les capacités des batteries lithium-ion (en utilisant le graphène comme anode) pour fournir une capacité de stockage plus élevée, une meilleure durée de vie et un taux de charge. De plus, le graphène est recherché et développé pour une utilisation pour fabriquer des supercondensateurs qui peuvent se charger très rapidement, tout en étant capable de stocker de grandes quantités d'électricité. Les micro-acacités à base de graphène peuvent être développés pour des applications à faible énergie tels que les smartphones et les dispositifs informatiques portables, et peuvent être commercialisés dans les 5 à 10 prochaines années. Les batteries au lithium-ion améliorées en graphène pourraient être utilisées dans des applications plus élevées en énergie, telles que les véhicules électriques, ou ils pourraient être utilisés dans les smartphones, les ordinateurs portables et les tablettes comme les batteries lithium-ion d'aujourd'hui, mais à une taille et un poids beaucoup plus bas.
1. Batteries en graphène
Les batteries au lithium-ion améliorées en graphène présentent des propriétés incroyables telles que la durée de vie plus longue, la plus grande capacité, le temps de chargement plus rapide, la flexibilité et la portabilité, de sorte qu'il peut être utilisé dans l'électronique portable.
Les batteries en graphène sont une technologie émergente qui peut augmenter la densité des électrodes, accélérer les temps de cycle et avoir la capacité de maintenir une charge plus longtemps, augmentant ainsi la durée de vie de la batterie. Les batteries en graphite sont matures et se présentent sous de nombreuses formes. Il a été démontré que les batteries en graphène ont des capacités moyennes plus élevées que les batteries lithium-ion, même à des tailles plus petites. Les batteries au lithium-ion peuvent stocker jusqu'à 180 Wh par kilogramme, tandis que le graphène peut stocker jusqu'à 1 000 Wh par kilogramme, ce qui en fait un stockage d'énergie plus économe en espace.
2. Graphène dans les cellules solaires
L'idée de développer des cellules solaires plus légères, plus flexibles et transparentes existe depuis un certain temps, mais trouver des matériaux avec toutes les propriétés et la capacité de transporter le courant est le problème. L'oxyde d'indium en étain est utilisé car il est transparent, mais il n'est pas flexible, donc la cellule doit rester rigide.
En 2017, les chercheurs du MIT ont réussi à appliquer du graphène aux cellules solaires. Lorsqu'ils ont comparé la cellule solaire du graphène à d'autres cellules faites d'oxyde d'aluminium et d'indium en étain, ils ont constaté qu'il était aussi bon que la cellule ITO, mais légèrement pire que la cellule AL en termes de densité de courant et d'efficacité de conversion de puissance. Cependant, les performances des cellules transparentes devraient être inférieures à celles des cellules opaques à base d'aluminium.
Bien qu'il n'y ait pas de percée dans les performances électriques, une cellule solaire flexible et transparente qui peut être montée sur n'importe quelle surface (voitures, vêtements, papier et téléphones portables, etc.) ont été développées. De plus, d'autres scientifiques tentent de savoir si les cellules solaires du graphène peuvent générer de l'énergie à partir de gouttes de pluie, ce qui en théorie semble possible.
À mesure que notre dépendance à l'égard des énergies renouvelables devient plus apparente, la nécessité de cellules solaires à haute efficacité devient encore plus importante, en particulier lorsqu'elles sont l'un des moyens les plus faciles et les moins chers de générer de l'énergie propre. D'une manière générale, les cellules solaires ne sont pas très efficaces. Cependant, les progrès récents des cellules solaires à base de graphène ont vu une réduction de 20% de la réflectivité de la lumière du soleil, qui offre des gains d'efficacité potentiels allant jusqu'à 20%. De nombreuses cellules solaires à base de graphène différentes sont actuellement à l'étude.
3. Graphène dans le thermoélectrique
L'effet Seebeck est défini comme l'effet thermoélectrique qui se produit lorsque la chaleur est appliquée à l'un des deux conducteurs électriques différents (ou semi-conducteurs) pour déplacer des électrons de la partie chaude à la partie la plus froide et produire de l'électricité. Cependant, l'énergie produite par cette méthode est très petite, généralement quantifiée dans les microfolts. Pourtant, la conviction qu'il pourrait être utilisée pour bénéficier de la chaleur générée par le moteur est en fait gaspillée. Le graphène peut être utilisé pour augmenter l'effet Seebeck produit par le titanate de strontium par un facteur de près de 5.
4. Graphène dans les centrales nucléaires
L'eau lourde, qui est utilisée pour refroidir les réacteurs dans les centrales nucléaires, est non seulement coûteuse à produire, mais émet également un million de tonnes de dioxyde de carbone pendant sa production. Des chercheurs de l'Université de Manchester ont découvert qu'il existe un moyen plus respectueux de l'environnement et moins cher de produire de l'eau lourde: les membranes de graphène. Cette innovation est si importante qu'elle sera bientôt introduite dans l'industrie nucléaire, bien que l'industrie soit généralement sceptique quant aux nouvelles technologies. Le graphène a des utilisations très importantes dans les centrales nucléaires. Les particules d'oxyde de graphène se dissolvent facilement dans l'eau, absorbent les matières radioactives comme une éponge et forment des touffes.
Aperçu de l'application
Élément de chauffage non silicone / sans fuite d'huile de silicone: Le produit n'utilise pas de matériau de silicone, ce qui résout complètement les problèmes de volatilisation du siloxane et de fuite d'huile de silicone des éléments de chauffage en silicone traditionnels.
Résistance à la corrosion / résistance à haute température: il a une bonne isolation, une forte résistance à l'acide et aux alcalins, peut résister à une température élevée de 300 ° C pendant longtemps et convient à divers environnements difficiles.
Avantage des coûts: il a un avantage des coûts par rapport aux radiateurs traditionnels des batteries.
Avantage de performance
Propriétés mécaniques élevées; Résistance à la température élevée, résistance à la température à long terme 260 ℃, à court terme 500 ℃. Antistatique permanente, 350 ℃, 300min antistatique inchangée. Excellente conductivité thermique, conductivité thermique supérieure à 0,24W / M.K. Excellente stabilité dimensionnelle à haute température, taux de retrait ≤ 0,3% à 250 ℃, 30 minutes. SAFE FLAME INDURANT, AUTO-EXTUCIPATION, SANS LA PROTECTION ENVIRONNEMENTAL HALOGENS ET LA SURFACE MATTE.
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