Le graphène : solution de stockage électrique ?

En passe de devenir le nouveau chouchou de l’industrie électronique

Ecran flexible, incassable, et recharge ultra rapide ne sont pas les seules qualités de ce matériau, le graphène est la star de l’industrie électronique.

Composition

Composée de carbone pur, le graphène se présente sous la forme de feuille flexible aussi fin qu’un atome.

Considérer comme étant l’un des matériaux les plus fins au monde, il en reste moins des plus solide.

En effet, il reste 100 fois plus résistant que l’acier.

Propriétés chimiques

Le graphène se trouve à l’état naturel dans les cristaux de graphite ; le graphite se définit en effet comme un empilement de feuilles de graphène. Plusieurs techniques ayant pour but de rendre le graphène exploitable ont vu le jour ces dernières années. Les 2 techniques les plus utilisées sont l’exfoliation et la technique par procédé chimique.

Technique du graphène exfolié

Le principe consiste à arracher une très fine couche de graphite du cristal à l’aide d’un ruban adhésif, puis de renouveler l’opération une dizaine de fois sur les échantillons ainsi produits afin que ces derniers soient les plus fins possibles. Ils sont ensuite déposés sur une plaque de dioxyde de silicium où une identification optique permettra de sélectionner les échantillons constitués d’une unique couche.

Cette méthode permet à ce jour d’obtenir les plus grands cristallites de graphène, d’un diamètre allant jusqu’à vingt microns.

Technique chimique

Il s’agit de produire du graphène à partir de carbure de silicium. Un échantillon de ce dernier est chauffé sous vide à 1 300 °C afin que les atomes de silicium des couches externes s’en évaporent. Après un temps bien déterminé, les atomes de carbone restants se réorganisent en fines couches de graphène.

Le principe consiste à oxyder du graphite dans un milieu acide (par exemple acide sulfurique et permanganate de potassium) puis utiliser de l’hydrazine comme solvant réducteur pour purifier le graphène. On peut ainsi produire de grandes quantités de graphène, mais de qualité inférieure.

Conducteur électrique

L’industrie énergétique fait face depuis toujours à la problématique du stockage de l’électricité. Les solutions qui existent sont généralement coûteuses et peu efficaces. Les batteries lithium-ion se sont imposées ces dernières années, mais leurs performances restent encore insuffisantes, notamment dans le secteur des transports. Elles pourraient prochainement être détrônées par des batteries au graphène. Ses propriétés chimiques lui permettent d’être un parfait conducteur électrique.

Présenté par l’entreprise britanniques ZAP & CO, un chargeur sans fil  pour téléphone portables et tablettes composé de graphène  pourrait remplacer  les batteries qu Lithium présents dans ans la plupart de nos batteries appareils. Elles permettent au bout de 5 min un chargement record de nos équipements.

A ce jour seul 2000 exemplaires ont été vendus.

Brevets déposés

De part la performance de ce matériau, le nombre de brevets déposés à décupler passant de 50 en 2004 à 9000 en 2014. On peut compter parmi les dépositaires, le groupe informatique américain IBM et  le géant de l’industrie téléphonique sud coréen “Samsung” qui a déposé à lui seul plus de 490 brevets.

Matériau en expansion

Un budget d’1 milliard d’euros a été alloué d’ici 2026, au développement des projets de recherche autour du graphène par la commission européenne. Le projet “Graphène”  réunira 142 acteurs industriels, académiques et groupes de recherche répartis dans 23 pays de l’Union européenne. A noter notamment la présence de grands acteurs français comme le CNRS, Thales ou encore le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives.

Préconiser pour remplacer les batteries électrique dans le secteurs automobiles, l’utilisation du graphène laisse place à l’imagination.



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