À medida que a população global aumenta, a demanda por produção e armazenamento de energia continua aumentando. Grafeno e materiais relacionados (GRMs), com sua alta área superficial, grande condutividade elétrica, propriedades leves, estabilidade química e alta flexibilidade mecânica, desempenham um papel fundamental no atendimento a essa demanda na produção e armazenamento de energia.
Uma das áreas de pesquisa que está sendo altamente estudada é o armazenamento de energia. Embora todas as áreas de eletrônicos tenham se desenvolvido a uma taxa muito rápida nas últimas décadas (referindo -se à lei de Moore, o número de transistores usados em circuitos eletrônicos duplos a cada 2 anos), o problema sempre foi o armazenamento de energia sem usar em baterias em baterias e capacitores. O desenvolvimento dessas soluções de armazenamento de energia tem sido muito mais lento. O problema é o seguinte: uma bateria pode armazenar muita energia, mas pode levar muito tempo para carregar, os capacitores, por outro lado, podem carregar rapidamente, mas não podem armazenar tanta energia (relativamente falando). A solução é desenvolver componentes de armazenamento de energia, como supercapacitores ou baterias, que podem fornecer propriedades positivas sem compromisso.
Atualmente, os cientistas estão trabalhando para melhorar as capacidades das baterias de íons de lítio (usando grafeno como ânodo) para fornecer maior capacidade de armazenamento, melhor vida útil e taxa de carga. Além disso, o grafeno está sendo pesquisado e desenvolvido para uso na fabricação de supercapacitores que podem cobrar muito rapidamente, além de poder armazenar grandes quantidades de eletricidade. Os micro-supercapacitores baseados em grafeno podem ser desenvolvidos para aplicações de baixa energia, como smartphones e dispositivos de computação portátil, e podem ser comercializados nos próximos 5 a 10 anos. As baterias de íons de lítio aprimoradas por grafeno podem ser usadas em aplicações mais altas de consumo de energia, como veículos elétricos, ou podem ser usados em smartphones, laptops e tablets como as baterias de íon de lítio de hoje, mas com um tamanho e peso muito mais baixos.
1. Baterias de grafeno
As baterias de íons de lítio aprimoradas por grafeno mostram propriedades incríveis, como vida útil mais longa, maior capacidade, tempo de carregamento mais rápido e flexibilidade e portabilidade, para que possa ser usada em eletrônicos vestíveis.
As baterias de grafeno são uma tecnologia emergente que pode aumentar a densidade do eletrodo, acelerar os tempos do ciclo e ter a capacidade de manter uma carga por mais tempo, aumentando assim a duração da bateria. As baterias de grafite são maduras e vêm de várias formas. Demonstrou-se que as baterias de grafeno têm capacidades médias mais altas do que as baterias de íons de lítio, mesmo em tamanhos menores. As baterias de íons de lítio podem armazenar até 180Wh por quilograma, enquanto o grafeno pode armazenar até 1.000wh por quilograma, tornando-o um armazenamento de energia mais eficiente em termos espaciais.
2. grafeno em células solares
A idéia de desenvolver células solares mais leves, mais flexíveis e transparentes existe há algum tempo, mas encontrar materiais com todas as propriedades e a capacidade de transportar corrente é o problema. O óxido de lata de índio é usado porque é transparente, mas não é flexível; portanto, a célula deve permanecer rígida.
Em 2017, os pesquisadores do MIT aplicaram com sucesso o grafeno a células solares. Quando compararam a célula solar de grafeno com outras células feitas de alumínio e óxido de lata de índio, descobriram que era tão bom quanto a célula ITO, mas um pouco pior que a célula AL em termos de densidade de corrente e eficiência da conversão de energia. No entanto, espera-se que o desempenho das células transparentes seja menor que o das células opacas à base de alumínio.
Embora não haja avanço no desempenho elétrico, uma célula solar flexível e transparente que pode ser montada em qualquer superfície (carros, roupas, papel e telefones celulares etc.) foi desenvolvida. Além disso, outros cientistas estão tentando descobrir se as células solares de grafeno podem gerar energia a partir de gotas de chuva, o que em teoria parece possível.
À medida que nossa dependência de energia renovável se torna mais aparente, a necessidade de células solares de alta eficiência se torna ainda mais importante, especialmente quando elas são uma das maneiras mais fáceis e baratas de gerar energia limpa. De um modo geral, as células solares não são muito eficientes. No entanto, os recentes avanços nas células solares baseadas em grafeno tiveram uma redução de 20% na refletividade da luz solar, que oferece ganhos potenciais de eficiência de até 20%. Muitas células solares baseadas em grafeno diferentes estão sendo estudadas atualmente.
3. grafeno em termoelétrico
O efeito Seebeck é definido como o efeito termoelétrico que ocorre quando o calor é aplicado a um dos dois condutores elétricos diferentes (ou semicondutores) para mover elétrons da parte quente para a parte mais fria e gerar eletricidade. No entanto, a energia produzida por esse método é muito pequena, geralmente quantificada em microvolts. Ainda assim, a crença de que poderia ser usada para se beneficiar do calor gerado pelo motor é realmente desperdiçado. O grafeno pode ser usado para aumentar o efeito Seebeck produzido pelo titanato de estrôncio por um fator de quase 5.
4. grafeno em usinas nucleares
A água pesada, usada para resfriar os reatores em usinas nucleares, não é apenas caro de produzir, mas também emite um milhão de toneladas de dióxido de carbono durante sua produção. Pesquisadores da Universidade de Manchester descobriram que há uma maneira mais ecológica e mais barata de produzir água pesada: membranas de grafeno. Essa inovação é tão importante que em breve será introduzida na indústria nuclear, embora o setor seja geralmente cético em relação às novas tecnologias. O grafeno tem usos muito importantes nas usinas nucleares. As partículas de óxido de grafeno se dissolvem facilmente na água, absorvem o material radioativo como uma esponja e formam grupos.
Visão geral do aplicativo
Elemento de aquecimento não silício/sem vazamento de óleo de silicone: O produto não usa material de silicone, que resolve completamente os problemas da volatilização de siloxano e vazamento de óleo de silicone dos elementos tradicionais de aquecimento de silicone.
Resistência à corrosão / resistência à alta temperatura: possui um bom isolamento, forte resistência ao ácido e alcalina, pode suportar alta temperatura de 300 ° C por um longo tempo e é adequado para vários ambientes severos.
Vantagem de custo: ele tem uma vantagem de custo sobre os aquecedores de bateria tradicionais.
Vantagem de desempenho
Altas propriedades mecânicas; Resistência a alta temperatura, resistência a temperatura a longo prazo 260 ℃, 500 a curto prazo ℃. Anti-estático permanente, 350 ℃, 300 minutos anti-estático inalterado. Excelente condutividade térmica, condutividade térmica acima de 0,24W/M.K. Excelente estabilidade dimensional a alta temperatura, taxa de encolhimento ≤0,3% a 250 ℃, 30min. Proteção ambiental de retardador de chama segura, auto-extrato, livre de halogênio e superfície fosca.
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