Graphene

Το γραφένιο δείχνει ένα υλικό που δεν υπόσχεται μόνο θαύματα, αλλά μπορεί να τα πραγματοποιήσει κιόλας. Θα αλλάξει το μέλλον των αυτοκινήτων, θα αυξήσει την αυτονομία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, ενώ υπόσχονται πως θα αυξήσουν και την πρόσφυση των ελαστικών του μέλλοντος.


Αυτό το υλικό-θαύμα υπόσχεται και κάτι ακόμη. Να κάνει τα αυτοκίνητα με κυψέλες υδρογόνου να έχουν μεγαλύτερη αυτονομία. Τα αυτοκίνητα υδρογόνου θα γίνουν πιο αποτελεσματικά, μιας και μια πρόσφατη ανακάλυψη έδειξε πως τα φύλλα άνθρακα γραφενίου με πάχος ενός μόλις ατόμου, είναι διαπερατά από τα πρωτόνια, τους πυρήνες ατόμων υδρογόνου.

Πως θα βοηθήσει το γραφένιο στα υδρογονοκίνητα αυτοκίνητα; Ας δούμε αρχικά το πως λειτουργούν οι κυψέλες καυσίμου. Αυτές μετατρέπουν σε ηλεκτρικό ρεύμα τη χημική ενέργεια του υδρογόνου ή άλλων καυσίμων αφαιρώντας τους ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια αυτά ταξιδεύουν ως ρεύμα σε ένα εξωτερικό κύκλωμα, ενώ τα θετικά ιόντα περνούν μέσα από μια μεμβράνη για να φτάσουν στο αρνητικό ηλεκτρόδιο. Το κυριότερο πρόβλημα των κυψελών που υπάρχουν σήμερα στην αγορά, είναι το μεγάλο πάχος τους, που περιορίζει τη ροή των θετικών ιόντων, τα οποία είναι πρωτόνια στην περίπτωση του υδρογόνου. Παρά το πάχος τους, όμως, δεν εμποδίζουν απόλυτα τη διαρροή υδρογόνου στο περιβάλλον.

Λύση στο πρόβλημα αυτό έρχεται να δώσει το γραφένιο μετά τη τελευταία ανακάλυψη του Νομπελίστα Andre Geim, του ανθρώπου που δημιούργησε το σταθερό γραφένιο, και την ομάδα του στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ. Σύμφωνα με την πιο πρόσφατη έρευνα τους, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, το γραφένιο μπορεί παραδόξως να επιτρέπει τη διέλευση πυρήνων υδρογόνου και μάλιστα μπορεί να φιλτράρει πρωτόνια από το νερό, όταν θερμανθεί στους 250 βαθμούς Κελσίου. Στη περίπτωση που η χρήση του γραφενίου κριθεί αποτελεσματική και συμφέρουσα, οι ερευνητές οραματίζονται κυψέλες υδρογόνου που αποσπούν υδρογόνο από τα μόρια του αέρα, αλλά και εξαλείφουν το πρόβλημα της διαρροής υδρογόνου στο περιβάλλον, κάνοντας τα αυτοκίνητα υδρογόνου να έχουν πολύ μεγαλύτερη αυτονομία από όσο έχουν σήμερα. Οι ερευνητές ωστόσο δεν βιάζονται, αφού παραδέχονται πως η θεωρία τους πρέπει να αποδειχθεί και πειραματικά, με την τεχνολογία ίσως οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων τεχνολογίων παραγωγής υδρογόνου, που θα επιτρέπουν τη δημιουργία του απευθείας από την ατμόσφαιρα.

Στις σχετικές ειδήσεις να σου αναφέρω πως σύμφωνα με μια ακόμη πρόσφατη μελέτη, το γραφένιο έχει πολύ μεγαλύτερη αντοχή από το Kevlar και 10 φορές μεγαλύτερη αντοχή από το ατσάλι στις αλεξίσφαιρες πανοπλίες. Το μυστικό κρύβεται στο γεγονός πως η ενέργεια της πρόσκρουσης εξαπλώνεται ακτινωτά στο υλικό με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα, εμποδίζοντας τη συγκέντρωσή της σε ένα σημείο. Η ενέργεια εξαπλώνεται με την ταχύτητα του ήχου, η οποία φτάνει τα 22 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο σε ένα στερεό υλικό όπως το γραφένιο. Συγκριτικά, η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι μόλις 322 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Ο συνδυασμός του γραφενίου με άλλα ελαφρά και ανθεκτικά υλικά θα ήταν «ένα πολύ υποσχόμενο σύστημα θωράκισης» σχολίασε ο Έντουιν Τόμας του Πανεπιστημίου Rice στο Τέξας, μέλος της ερευνητικής ομάδας. Το μεγάλο αγκάθι του γραφενίου είναι το κατά πόσο μπορεί να παραχθεί σε αρκετά μεγάλες ποσότητες και σε λογικό κόστος. Αυτό είναι το μεγαλύτερο εμπόδιο για πολλές από τις προτεινόμενες εφαρμογές του, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης του σε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου.