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  • L'examen met en évidence le potentiel du graphène et d'autres cristaux 2D dans le secteur de l'énergie

    rancesco Bonaccorso. Crédit :A. Abrusci, Istituto Italiano di Tecnologia@IIT

    Le graphène a de nombreuses applications potentielles, parmi eux la production d'énergie, transformation et stockage. Le graphène - une seule couche d'atomes de carbone - et les cristaux bidimensionnels associés combinent une conductivité électrique élevée avec une flexibilité physique et un rapport surface/poids énorme. De telles qualités les rendent aptes à stocker la charge électrique dans les batteries et les supercondensateurs, et comme catalyseurs dans les électrodes solaires et de piles à combustible.

    Un certain nombre d'applications énergétiques pour les cristaux 2D sont en cours de développement dans le monde, et l'Europe's Graphene Flagship a investi des ressources importantes dans ce domaine. Maintenant, dans un article pour la revue Science , des scientifiques phares – en collaboration avec des collègues aux États-Unis et en Corée – fournissent un examen approfondi du potentiel du graphène et des matériaux connexes dans le secteur de l'énergie. Les auteurs espèrent que leur examen aidera à guider les chercheurs de l'industrie et du monde universitaire à identifier les meilleures voies vers des applications réussies qui profitent à la société dans son ensemble.

    Les chercheurs - dirigés par le physicien Francesco Bonaccorso, qui est basé au Graphene Labs de l'Institut italien de technologie de Gênes, et est membre de la Royal Society Newton au Cambridge Graphene Center – notez les progrès substantiels réalisés dans la préparation des matériaux au niveau du laboratoire. Ils soulignent également le défi de produire les matériaux à l'échelle industrielle de manière rentable.

    Graphène, le plus connu des centaines de cristaux bidimensionnels étudiés à ce jour, a un rapport surface/masse très élevé. Avec environ 2, 600 mètres carrés pour chaque gramme, le graphène est tout en surface et sans volume, et c'est cette nature 2D qui donne au graphène son caractère électrique unique, propriétés thermiques et mécaniques.

    Dans l'article de synthèse, les chercheurs examinent les progrès réalisés jusqu'à présent et envisagent le potentiel futur des cristaux 2D dans :

    • Cellules solaires
    • Appareils thermoélectriques
    • Réservoirs de carburant
    • Piles
    • Supercondensateurs
    • Production et stockage d'hydrogène

    Les chercheurs concluent que le graphène et les cristaux bidimensionnels associés pourraient jouer un rôle majeur dans les futures technologies de conversion et de stockage d'énergie. Il s'agit d'un domaine actif de recherche et de développement pour les partenaires de Graphene Flagship, académique et industriel.

    "Le grand intérêt des cristaux bidimensionnels pour les applications énergétiques vient à la fois de leurs propriétés physico-chimiques, et la possibilité de les produire et de les transformer en grande quantité, de manière rentable, " dit Bonaccorso.

    "Dans ce contexte, le développement d'encres fonctionnelles à base de cristaux bidimensionnels est la porte d'entrée pour la réalisation d'électrodes de nouvelle génération dans les dispositifs de stockage et de conversion d'énergie. électrodes traditionnelles, mais plus important encore, permettre la conception de nouveaux concepts d'appareils.

    Review co-auteur Andrea Ferrari, qui préside le conseil d'administration du Graphene Flagship, et est directeur du Cambridge Graphene Centre, offre une vision sobrement optimiste du potentiel du graphène dans ce domaine :« Le graphène et les matériaux associés ont de grandes promesses dans ces domaines, et le Graphene Flagship a identifié les applications énergétiques comme un domaine clé d'investissement.

    « Nous espérons que notre aperçu critique guidera les chercheurs du monde universitaire et de l'industrie dans l'identification des voies optimales vers les applications et la mise en œuvre, avec un bénéfice éventuel pour la société dans son ensemble."


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