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石墨烯电池


随着批量(liàng)化(huà)生(shēng)产(chǎn)以及大尺寸等(děng)难题的(de)逐步突(tū)破,石墨烯的产业化应用步(bù)伐正在(zài)加(jiā)快,基于目前已(yǐ)有的研究(jiū)成果,最先实现商业化应用的(de)领域可能(néng)会是移动设备、航空航(háng)天、新(xīn)能源电池领域。

消费电子展上可弯曲屏幕备(bèi)受瞩(zhǔ)目,成为(wéi)未来(lái)移动(dòng)设备显示(shì)屏的发展趋势(shì)。柔性显示(shì)未来市场广阔,作为(wéi)基础材(cái)料的石墨烯(xī)前景也被看好。有(yǒu)数据显示2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片。到2015年,平(píng)板电脑(nǎo)对大(dà)尺寸触摸屏的(de)需求也(yě)将达到2.3亿片,为石墨烯的应用提供(gòng)了广阔的市场。韩国(guó)三星公司的研究人员也已制(zhì)造出由多层石墨烯(xī)等材(cái)料组成的透明(míng)可弯曲显示屏,相信大规模商用指日可(kě)待。

另一方面,新能源电池(chí)也是石墨(mò)烯最早(zǎo)商用的一大重要领域。之前美(měi)国麻省理工学(xué)院(yuàn)已成功(gōng)研制出表(biǎo)面附有石墨烯(xī)纳米(mǐ)图(tú)层的(de)柔性光(guāng)伏电池板,可(kě)极大降(jiàng)低(dī)制造透明可变(biàn)形太阳(yáng)能电池的成本,这种电池有可能在(zài)夜视镜、相机等小(xiǎo)型数码(mǎ)设备中应用。另外,石墨烯超级电池的成功(gōng)研(yán)发,也解决了新能源汽车电池的容(róng)量(liàng)不(bú)足以及充电时间长的问题,极大加速了新(xīn)能源电池产业的发展。这(zhè)一系列的研究成果为石墨烯在新(xīn)能源电池行业的(de)应用铺就(jiù)了道路(lù)。

由于高导电性、高强度、超轻薄(báo)等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突(tū)出的。前(qián)不久美国NASA开发(fā)出应用于(yú)航天领(lǐng)域(yù)的(de)石墨烯传(chuán)感器,就能很好的对地球高(gāo)空大气层的微量(liàng)元素、航天器上的结构性缺陷等进(jìn)行检测。而石墨烯(xī)在超轻型飞机材料等潜在(zài)应(yīng)用上(shàng)也将(jiāng)发挥更重要(yào)的作用。

石墨烯(xī)电池利(lì)用环境热量自行充电的(de)试验。

实验(yàn)制成电路其中包(bāo)含(hán)LED,用电线连(lián)接(jiē)到带状(zhuàng)石墨烯。他们只(zhī)是把石墨烯放在氯化(huà)铜(copper chloride)溶液中,进行观察(chá)。LED灯亮了。实际上(shàng),他们需要(yào)6个石墨烯电路,形成串(chuàn)联,这样就可产生所(suǒ)需的2V,使LED灯(dēng)发(fā)亮(liàng),就可以得到这(zhè)个图片。

徐子涵(hán)和同事说,这(zhè)里发生情况就是铜离(lí)子具有双重正电荷,穿过溶液的速度(dù)约每秒300米,因为(wéi)溶液在(zài)室温下的热能量。当离(lí)子猛烈撞入石墨(mò)烯带时,碰撞会产生(shēng)足够的能量,使不在原位的电子离开石墨烯。电子有两种选择:可以离开石(shí)墨(mò)烯带,和铜(tóng)离子结合,也可以穿过石墨烯,进入电路。

原来,流动的电子在石墨(mò)烯中更(gèng)快,超过它穿过溶液(yè)的速度,所以(yǐ)电子自(zì)然(rán)会(huì)选择路径,穿过电路。正是这一点点亮了LED灯“释放的电子更倾(qīng)向于穿过石墨烯表面,而不是进入(rù)电解液。设备就是这样产(chǎn)生电压的(de),”徐子涵说。

因此,这个装置产(chǎn)生的能量来自周围环境的热量。他们(men)可以提高电流,只(zhī)需加热溶液,也可用超声(shēng)波加快(kuài)铜离子。只依(yī)靠周围(wéi)热(rè)量,就(jiù)可以使他们的石墨烯电池持续运行20天。但是,还有一(yī)个重要的问号。另一(yī)个假设是某(mǒu)种化学反应(yīng)产生电(diàn)流,就像普通的电(diàn)池。

然(rán)而(ér),徐子(zǐ)涵和同事说,他们排除了这一点(diǎn),因为(wéi)进(jìn)行了几组控制实验。然而,这(zhè)些是(shì)在一些补充材料中介绍的,他(tā)们似(sì)乎(hū)并(bìng)没(méi)有放在arXiv网(wǎng)站上。他们需要赶(gǎn)在别人做出严(yán)肃声(shēng)明之(zhī)前公开。从(cóng)表(biǎo)面价值来看,这看起来是一(yī)项非常重要的成果。其他人也在石墨烯(xī)中产生过电流,但只是让水(shuǐ)流过它,所以(yǐ)这并不真的使人吃惊,移动的离子也可以产(chǎn)生这(zhè)样的(de)效果。这预(yù)示着(zhe)清洁的绿色电池,只依靠环境热量驱动。徐子涵(hán)和(hé)同(tóng)事说:“这代表着一个巨(jù)大的突破,研究的是自驱(qū)动技术”。


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更新时间:2025-07-16 20:48 来源:loudi.zz.pingliang.ww38.viennacitytours.com