Diagrama esquemático que muestra la configuración experimental del dispositivo con electrodos Au-Ag. Imagen:arXiv:1203.0161v2
(PhysOrg.com) - Los científicos de Hong Kong han informado, en ArXiv , sus experimentos para hacer una batería de grafeno que, según ellos, genera una corriente eléctrica al aprovechar la energía térmica ambiental en la solución en la que está sumergida.
Investigadores dirigidos por Zihan Xu del Centro de Investigación del Departamento de Física Aplicada y Materiales de la Universidad Politécnica de Hong Kong, adjunta electrodos de plata y oro a una hoja de grafeno, típicamente 7 mm x 7 mm de área, montado sobre un sustrato de silicio. Luego, el conjunto se sumergió en una solución saturada de cloruro de cobre (CuCl 2 ), y se encontró que producía un voltaje eléctrico de 0.35 V. También encontraron que seis ensamblajes dispuestos en serie producían suficiente electricidad para alimentar un diodo emisor de luz (LED). El dispositivo continuó produciendo aproximadamente el mismo voltaje durante 25 días, pero después de un mes bajó a unos 40 mV.
El grafeno es un material que consta de una capa de carbono de un solo átomo de espesor, y ha sido objeto de una intensa investigación en los últimos años debido a sus propiedades inusuales. Una de estas propiedades es una movilidad de electrones excepcionalmente alta.
Xu y sus colegas escriben en su artículo que creen que el voltaje surge de la energía cinética de los iones de cobre en la solución de cloruro de cobre, que dicen que es suficiente para eliminar electrones del grafeno, y que estos electrones luego fluyen a través de la hoja. Notaron que el voltaje aumenta cuando se calienta la solución de cloruro de cobre, y varía con su concentración.
Configuración experimental de seis dispositivos de grafeno conectados con un LED comercial antes (a) y después (b) de que se encendió. Imagen:arXiv:1203.0161v2
El grupo también encontró que el voltaje aumentaba cuando el ensamblaje estaba expuesto a pulsos de ultrasonido, y dicen que esto da peso a la idea de que la energía cinética es la fuente del voltaje, ya que el ultrasonido aumentaría la velocidad de los iones de cobre. También se produjeron pequeños voltajes con soluciones iónicas como NaCl y CuSO 4 . Los investigadores también llevaron a cabo experimentos de control para descartar la posibilidad de que las reacciones químicas fueran responsables del voltaje generado.
Dr. Wanlin Guo, el supervisor graduado de uno de los miembros del equipo de Xu (Guoan Tai), expresó escepticismo ante el mecanismo propuesto, y agregó que hasta ahora no había podido reproducir los hallazgos en sus propios experimentos, en el que usó láminas de grafeno de diferentes tamaños, montado sobre diferentes sustratos, y con diferentes tipos de electrodos. No pudo alcanzar voltajes superiores a aproximadamente 0,1 mV.
En 2011, un grupo de investigación dirigido por Nikhil Koratkar del Instituto Politécnico Rensselaer de Nueva York también informó sobre experimentos en los que se demostró que el grafeno genera un voltaje cuando se hace que una solución iónica fluya sobre las hojas. Dr. Guo, de la Universidad de Nanjing en China, También refutó estos resultados y realizó experimentos que demostraron que la interacción de los iones en solución con los electrodos era responsable del voltaje, en lugar de cualquier interacción con el grafeno.
Si la "batería de grafeno" de Xu está aprovechando la energía térmica del movimiento de los iones para generar electricidad, esta fuente de energía es esencialmente ilimitada. Los investigadores dicen que sus resultados experimentales proporcionan un "gran avance" en la investigación de la tecnología autoamplificada.
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