rancesco Bonaccorso. Crédito:A. Abrusci, Istituto Italiano di Tecnologia @ IIT
El grafeno tiene muchas aplicaciones potenciales, entre ellos la generación de energía, conversión y almacenamiento. El grafeno, una sola capa de átomos de carbono, y los cristales bidimensionales relacionados combinan una alta conductividad eléctrica con flexibilidad física y una enorme relación superficie / peso. Tales cualidades los hacen adecuados para almacenar carga eléctrica en baterías y supercondensadores, y como catalizadores en electrodos solares y de pilas de combustible.
Se están desarrollando varias aplicaciones de energía para cristales 2D en todo el mundo, y Graphene Flagship de Europa ha invertido importantes recursos en esta área. Ahora, en un artículo para la revista Ciencias , Los científicos emblemáticos, junto con colegas en los EE. UU. y Corea, brindan una revisión amplia del potencial del grafeno y materiales relacionados en el sector energético. Los autores esperan que su revisión ayude a guiar a los investigadores de la industria y el mundo académico a identificar las mejores rutas hacia aplicaciones exitosas que beneficien a la sociedad en su conjunto.
Los investigadores, dirigidos por el físico Francesco Bonaccorso, que trabaja en Graphene Labs del Instituto Italiano de Tecnología en Génova, y es miembro de la Royal Society Newton Fellow en el Cambridge Graphene Centre; observe el progreso sustancial realizado en la preparación de materiales a nivel de laboratorio. También destacan el desafío de producir los materiales a escala industrial de manera rentable.
Grafeno el más conocido de los cientos de cristales bidimensionales investigados hasta la fecha, tiene una relación superficie-masa muy alta. Con alrededor de 2, 600 metros cuadrados por cada gramo, el grafeno es todo de superficie y sin volumen, y es esta naturaleza 2D la que le da al grafeno su electricidad única, propiedades térmicas y mecánicas.
En el artículo de revisión, los investigadores examinan el progreso realizado hasta ahora y miran hacia el futuro potencial de los cristales 2D en:
Los investigadores concluyen que el grafeno y los cristales bidimensionales relacionados pueden desempeñar un papel importante en las futuras tecnologías de conversión y almacenamiento de energía. Esta es un área activa de investigación y desarrollo para los socios insignia de Graphene, tanto académico como industrial.
"El gran interés en los cristales bidimensionales para aplicaciones energéticas proviene tanto de sus propiedades físico-químicas, y la posibilidad de producirlos y procesarlos en grandes cantidades, de manera rentable, "dice Bonaccorso.
"En este contexto, el desarrollo de tintas funcionales basadas en cristales bidimensionales es la puerta de entrada para la realización de electrodos de nueva generación en dispositivos de almacenamiento y conversión de energía ". Bonaccorso agrega que el desafío que tenemos por delante es demostrar una tecnología disruptiva en la que los materiales bidimensionales no solo reemplacen electrodos tradicionales, pero lo más importante es permitir el diseño de conceptos de dispositivos completamente nuevos.
Andrea Ferrari, coautor de la reseña, quien preside la Junta Ejecutiva de Graphene Flagship, y es director del Cambridge Graphene Centre, ofrece una visión sobriamente optimista del potencial del grafeno en esta área:"El grafeno y los materiales relacionados son muy prometedores en estas áreas, y Graphene Flagship ha identificado las aplicaciones energéticas como un área clave de inversión.
"Esperamos que nuestra descripción general crítica guíe a los investigadores del mundo académico y de la industria en la identificación de vías óptimas hacia las aplicaciones y la implementación, con un eventual beneficio para la sociedad en su conjunto ".
