Més grafè per a l’emmagatzematge d’hidrogen. Ara, arrugat.

Precisament ahir en parlàvem, tal i com hem fet en moltes ocasions.
Des de que el passat 2010 el Premi Nobel de Física fos per Geim i Novoselov pels seus sobre el grafè, s’ha fet molta recerca i difusió al voltant d’aquest material bidimensional i ja en veiem algunes aplicacions a la vida quotidiana.

Ara llegeixo un article a la RSC que investigadors del NEST, National Enterprise for nanoScience and nanoTechnolog (Itàlia), amb els seus càlculs teòrics computacionals publiquen que làmines de grafè arrugades podrien ésser una bona base per a l’emmagatzematge d’hidrogen.

Now, Valentina Tozzini and Vittorio Pellegrini of NEST, have used density functional theory and molecular dynamics simulations to show that distorted sheets of graphene – single layers of carbon atoms in a honeycomb configuration – might provide another approach.

The team’s calculations suggest that if layers of graphene are compressed laterally to form corrugations, hydrogen would find it energetically favourable to chemically bind to the convex tops of the ridges. In flat sheets of graphene, carbon’s electronic orbitals are sp2 hybridised. If the sheet is buckled, the orbitals at the convex surfaces assume a geometry closer to sp3 hybridisation – which hydrogen finds attractive.

Computer simulations suggest that it would be energetically favourable for graphene to bind to the convex structures but not concave ones. © J. Phys. Chem. C

Més info:

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/December/graphene-hydrogen-storage.asp

Article original:

V. Tozzini and V. Pellegrini, J. Phys. ChemC, 2011, DOI: 10.1021/jp208262

Grafè; el futur de l’emmagatzematge d’energia?

El carboni, base de tota la vida coneguda a la terra, ens ha tornat a sorprendre.

L’Acadèmia Sueca de les Ciències, amb els anteriors mots, el passat octubre de 2010 va anunciar que els guardonats amb el Premi Nobel de Física 2010 serien Andre Geim i Konstantin Novoselov pels seus reeixits estudis en un nou material bidimensional, el grafè.

Investigadors d’arreu ens vàrem sentir atrets pel descobriment i pel nou material, sobretot pel senzill i, alhora, genial mètode d’obtenció que varen seguir els guardonats. L’exfoliació de les capes de carbonis d’una peça de grafit amb un tall de cinta adhesiva… procediment de pel·lícula.

En diverses ocasions hem parlat del garfè al bloc PepQuímic i avui tornem a fer-ho mirant-lo des del punt de vista d’un dels grans reptes sobre els quals la química i la tècnica haurà de respondre els propers anys. Concretament parlem del gran repte energètic.

Llegeixo una entrada al bloc NeoFronteras que em porta a conèixer un recent article publicat a Nano letters (Nano Lett., 2011, 11 (7), pp 2644–2647), titulat Graphene-Wrapped Sulfur Particles as a Rechargeable Lithium–Sulfur Battery Cathode Material with High Capacity and Cycling Stability.

Els autors d’aquest article (investigadors de la Stanford University) ens preseneten una bateria de liti millorada amb sofre i grafè. En aquestes bateries trobem el càtode format per grafè i sofre, mentre que l’ànode està fet de silici.

Per altra banda, al bloc també descobreixo la recerca d’investigadors de la Monash University, basada en la utilització del grafè i l’aigua per a obtenir un condensador per a emmagatzemar energia elèctrica. Es tracta de fer servir l’aigua com a medi per evitar que diverses capes de grafè s’enllacin entre elles per formar grafit (al·lòtrop més estable del carboni que no pas el grafè) i, aquesta espècie de gel de grafè, és un bon material per a emmagatzemar electricitat. D’aquesta manera s’aconsegueix un emmagatzematge d’energia com el que obtenim amb les bateries de liti convencionals amb l’avantatge afegit de la més gran velocitat de càrrega i la, gairebé il·limitada, vida del sistema.

Es tracta d’un tema que m’interessa molt ja que passaré els propers 3 anys de la meva vida desenvolupant una recerca al voltant de l’emmagatzematge d’hidrogen, tema central de la meva Tesi Doctoral al Departament de Química de la Universitat de Girona.

Emmagatzematge geològic del CO2 i compressió d’H2 sòlid. La Química de les energies renovables

Davant del preocupant panorama de la contaminació atmosfèrica per la crema de combustibles fòssils i l’esgotament dels mateixos, acabo de descobrir un interessant i divertit vídeo a Chemistry blog. El qual ens mostra una forma de capturar el CO2,en comptes d’alliberar-lo a l’atmosfera, enterrar-lo sota terra i reconvertint-lo en roca carbonatada.

Aquest vídeo ha estat creat en motiu del primer Science for Our Nation’s Energy Future: Energy Frontier Research Centers Summit & Forum, que tindrà lloc el proper 25 de maig de 2011 organitzat pel U.S. Department of Energy’s (DOE).

El “U.S. Department of Energy’s (DOE) Office of Basic Energy Sciences” està treballant en la cerca d’energies renovables i en la captura del CO2 atmosfèric provinent de la crema dels combustibles fòssils, a escala molecular.

Com dèiem, d’aquí un parell de setmanes tindrà lloc aquest fòrum organitzat pel DOE. Els organitzadors han convidat als Centres de recerca participants (Energy Frontier Research Centers (EFRC)) a produir un vídeo de menys de 3 minuts de durada amb l’objectiu de divulgar l’escència del fòrum a les persones no expertes en el tema. S’han  presentat 26 vídeos i la organització te temps fins el proper 24 de maig per escollir el guanyador, que podrem veure al canal de Youtube del DOE i al web de Science for Our Nation’s Energy Future. Podeu veure tots els 26 vídeos presentats i votar pel vostre preferit a  http://www.energyfrontier.us/videos.

Mirant els vídeos presentats, n’he trobat un altre d’interessant per la seva aproximació a la recerca en química teòrica que desenvolupo a l’Institut de Química Computacional (IQC) de la Universitat de Girona, sobre l’emmagatzematge d’hidrogen.