(PhysOrg.com) - Forskare i Hong Kong har rapporterat, i ArXiv , deras experiment för att göra ett grafenbatteri som de säger genererar en elektrisk ström genom att dra på den omgivande termiska energin i lösningen som den är nedsänkt i.

Forskare under ledning av Zihan Xu från Institutionen för tillämpad fysik och materialforskningscenter vid Hong Kong Polytechnic University, fäst silver- och guldelektroder på ett grafenark, vanligtvis 7 mm x 7 mm i yta, monterad på ett silikonsubstrat. Sammansättningen nedsänktes sedan i en mättad lösning av kopparklorid (CuCl ₂ ), och visade sig producera en elektrisk spänning på 0,35 V. De fann också att sex enheter arrangerade i serie producerade tillräckligt med elektricitet för att driva en lysdiod (LED). Enheten fortsatte att producera ungefär samma spänning i 25 dagar, men efter en månad sjönk den till ca 40 mV.

Grafen är ett material som består av ett lager av kol endast en atom tjockt, och det har varit föremål för intensiv forskning de senaste åren på grund av dess ovanliga egenskaper. En av dessa egenskaper är en exceptionellt hög elektronrörlighet.

Xu och kollegor skriver i sin uppsats att de tror att spänningen härrör från den kinetiska energin hos kopparjonerna i kopparkloridlösningen, som de säger är tillräckligt för att slå ut elektroner ur grafenet, och att dessa elektroner sedan strömmar genom arket. De noterade att spänningen ökar när kopparkloridlösningen värms upp, och varierar med dess koncentration.

Gruppen fann också att spänningen ökade när enheten exponerades för ultraljudspulser, och de säger att detta ger tyngd åt tanken att kinetisk energi är källan till spänningen, eftersom ultraljudet skulle öka hastigheten på kopparjonerna. Små spänningar producerades också med joniska lösningar som NaCl och CuSO ₄ . Forskarna genomförde också kontrollexperiment för att utesluta möjligheten att kemiska reaktioner var ansvariga för den genererade spänningen.

Dr Wanlin Guo, examinerad handledare för ett av Xus team (Guoan Tai), uttryckte skepsis mot den föreslagna mekanismen, och tillade att han hittills inte hade kunnat reproducera fynden i sina egna experiment, där han använde grafenark av olika storlekar, monterad på olika underlag, och med olika typer av elektroder. Han kunde inte uppnå spänningar större än runt 0,1 mV.

Under 2011, en forskargrupp ledd av Nikhil Koratkar från New Yorks Rensselaer Polytechnic Institute rapporterade också om experiment där grafen visades generera en spänning när en jonisk lösning fick flyta över arken. Dr Guo, vid Nanjing University i Kina, motbevisade också dessa resultat och utförde experiment som visade att interaktionen mellan jonerna i lösning och elektroderna var ansvarig för spänningen, snarare än någon interaktion med grafen.

Om Xus "grafenbatteri" utnyttjar jonernas termiska rörelseenergi för att generera elektricitet, denna energikälla är i princip obegränsad. Forskarna säger att deras experimentella resultat ger ett "stort genombrott" i forskningen om självdriven teknik.

© 2011 PhysOrg.com