بطاريات الجرافين - التكنولوجيا التي سوف تغير العالم

في عام 2004 ، تمكن العلماء الروس كونستانتين نوفوسيلوف وأندريه جيم ، الذين يعملون في جامعة مانشستر (مانشستر ، المملكة المتحدة) من الحصول على الجرافين على ركيزة أكسيد السيليكون. كان فيلمًا ثنائي الأبعاد مستقرًا بسبب ارتباطه بطبقة رقيقة من أكسيد (عازل). تم قياس معلمات أفلام الكربون ذات ذرة واحدة (أرق مليون مرة من ورقة) ، مثل الموصلية الكهربائية ، وتأثير Shubnikov-de Haas ، وتأثير هول من قبل العلماء. حصلت نوفوسيلوف وجيم على جائزة نوبل لهذه الأعمال المتقدمة في عام 2010.

اليوم يمكن أن يسمى الجرافين بحق مادة ثورية في القرن الحادي والعشرين. مركب الكربون هذا هو أنحف وأقوى ولديه أعلى الموصلية الكهربائية. اليوم ، تم تخصيص عدة مليارات من الدولارات لدراسة الجرافين ، ووفقًا للعلماء ، يمكن لهذه المادة أن تحل محل السيليكون في صناعة أشباه الموصلات. مما لا شك فيه أن الجرافين سوف يغير عالم التكنولوجيا في السنوات المقبلة ، لأسباب ليس أقلها أنها غير مكلفة للتصنيع وشائعة جدًا في الطبيعة. كل بلد لديه وفرة.

وفي الوقت نفسه ، طور مهندسون من إسبانيا بطارية جديدة قابلة لإعادة الشحن تعتمد على الجرافين. اتضح أن سعره أقل بنسبة 77٪ من نظرائه من الليثيوم ، وهو أخف وزنًا مرتين ، وبسبب الخصائص الفريدة للتوصيل الكهربائي للجرافين ، يمكن شحنه بالكامل في 8 دقائق فقط ، وهذه الشحنة تكفي لسيارة كهربائية لمسافة 1000 كيلومتر.

تم اختبار البطاريات الجديدة بالفعل من قبل شركتين ألمانيتين للسيارات تعتبر السيارة الكهربائية وسيلة واعدة جدًا للنقل ، على الرغم من قوتها وسرعتها المنخفضة ، مقارنةً بالسيارات التقليدية التي تعمل بالوقود السائل ، لأنها تلبي الاحتياجات الأساسية لمعظم الناس.

أحدث إنتاج السيارات الكهربائية على بطاريات الليثيوم تتطلب عدة ساعات لتوجيه الاتهام ، في حين أن التهمة تكفي لحوالي 300 كيلومتر. مقارنةً بهذا ، فإن بطاريات الجرافين-البوليمر الإسبانية الجديدة ، الجرافينانو ، التي تم تطويرها مع علماء من جامعة قرطبة الوطنية ، تبدو كمصدر معجزة ثوري ، مما يلغي تماما أوجه القصور في بطاريات الليثيوم أيون التقليدية.

في الوقت الحالي ، تعد شركة Graphenano أكبر منتج للجرافين في العالم في الأحجام الصناعية ، كما أن الخبرة التي اكتسبها المهندسون بالفعل تتيح لنا أن ندعوهم محترفين على هذا المسار الثوري.

يتميز الجرافين بخفة وزنه للغاية ، حيث يبلغ وزن ورقة 1 متر مربع 0.77 جرام ، وهو شفاف ومرن ومقاوم للماء ، أقوى 200 مرة من الفولاذ ، وفي الوقت نفسه لا يشكل تهديدًا للبيئة. بعد الضرر ، يتم استعادة المواد بسهولة. تتيح لك الموصلية الكهربائية الفائقة للجرافين الحصول على سرعة أعلى من رقائق المرات 100 مرة من سرعة رقائق السيليكون الحديثة.

يوصل الجرافين الحرارة بسهولة ، ويولد الكهرباء ، وهو قادر على تغيير خصائصه مع المواد الأخرى - حتى أصغر ذرات الهيليوم يمكن أن تتقاطع فيه.

في نهاية عام 2015 ، افتتحت شركة Graphenano مصنعًا تبلغ مساحته أكثر من 7000 متر مربع لإنتاج بطاريات الجرافين البوليمر في مدينة Yecla الإسبانية ، وذلك بفضل جهد مشترك مع فريق من الكيميائيين من جامعة Cordoba الوطنية و Grabat Energy. تم إنشاء معدات خاصة لتوفير 20 خط تجميع إلى 80 مليون خلية.

من المقرر إصدار أول بطاريات عالية القيمة المضافة في عام 2017. يقول جرافينانو إن هذه البطاريات لن تنتج الغاز ولن تكون قابلة للاشتعال ، حتى أن الدائرة القصيرة لن تكون مخيفة بالنسبة لها. تم اعتماد البوليمر بالتعاون مع معاهد Dekra (إسبانيا) و TUV (ألمانيا).

تجاوزت نتائج الاختبار بالفعل 1000 واط لكل كيلوغرام للبوليمر الجرافين الجديد. ليس من المستغرب أن جرافينانو قد أبرمت اتفاقات تعاون مع العديد من القادة في صناعة الطيران وصناعات السيارات ، وكذلك مع شركات الطاقة المتجددة.