Es gibt ein Material, das man aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften als eine Art „Graphen im Quadrat“ bezeichnen könnte: Borophene.
Borophen ist eine kristalline atomare Monoschicht von Bor, d. h. es ist ein zweidimensionales Allotrop von Bor und auch als Borschicht bekannt, d. h. ein Molekül, das aus einer einzelnen Oberflächenebene von Bor besteht. Eine Besonderheit ist, dass sie erstmals Mitte der 1990er Jahre theoretisch vorgesehen wurde. Im Jahr 2015 bestätigten mehrere Experimente die Existenz einiger Verbindungen und ebneten den Weg zu ihrer Synthese.
Seine atomare Struktur besteht aus gemischten dreieckigen und sechseckigen Mustern, eine Struktur, die auf einen Mangel an Elektronen hinweist.
Die Borophene zeigen Elastizität in der Ebene und ideale Beständigkeit. Es kann stärker als Graphen und in einigen Konfigurationen flexibler sein. Bor-Nanoröhren sind auch steifer als Graphen. Darüber hinaus wird Wasserstoff leicht von Borophen absorbiert und bietet das Potenzial zur Wasserstoffspeicherung von bis zu mehr als 15 % seines Gewichts. Außerdem kann Borophen das Wasser „reduzieren“, also die Sauerstoffatome zerreißen.
Borophen hat die Fähigkeit, sowohl bei Raumtemperatur als auch bei Wärme ein ausgezeichneter elektrischer Leiter zu sein.
Besonders hervorgehoben wird der Polymorphismus von unabhängigem Borophen und dem von einem Borophen-Metall-Substrat getragenen, das sich von dem anderer 2D-Materialien völlig unterscheidet.
Was könnte also die Verwendung von Borophen sein?
- in Metallionenbatterien,
- bei der Speicherung von Wasserstoff,
- Wasserstoffentwicklungsreaktion,
- Sauerstoffreduktionsreaktion, d. h. die Umkehrung der Oxidation
- Sauerstoffentwicklungsreaktion
- CO2-Elektroreduktionsreaktion, d.h. die Möglichkeit, Kohlendioxid durch Anreicherung von Kohlenstoff und Freisetzung von Sauerstoff aufzuspalten.
Was sind die potenziell wichtigsten Anwendungen von Borophen?
- Aufgrund seiner Fähigkeit, physikalische Werte in andere umzuwandeln , beispielsweise Druck in elektrische Impulse, kann es die Grundlage einer neuen und verfeinerten Generation von Sensoren sein.
- Batterien von außergewöhnlicher Qualität a. Theoretisch kann eine 2D-Lithiumschicht, die Kathode, zwischen zwei Borophenschichten eingeschlossen werden, die als Anode fungiert, und so starke, aber extrem dünne Batterien bauen, viel mehr als ein Blatt Papier. Dasselbe kann theoretisch durch die Kombination von weniger teuren Materialien wie Natrium und Kalium erreicht werden. Das wären hochgeladene Batterien, aber mit minimalem Gewicht und ohne die Probleme aktueller Lithium-Akkus.
Hypothese einer Lithiumschicht zwischen zwei Borophenschichten
Derzeit sind nur sehr wenige Länder in der Lage, Borophen zu synthetisieren, aber es ist nur eine Frage der Zeit, bis andere Länder hinzukommen, und auf der Grundlage dieses Materials werden wir nicht morgen Batterien herstellen, aber vielleicht übermorgen.
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Der Artikel Borofene, also Würfelgraphen für Batterien und Supraleiter, stammt von ScenariEconomici.it .
Dies ist eine Übersetzung eines Artikels, der am Tue, 24 May 2022 20:20:29 +0000 im italienischen Blog Scenari Economici unter der URL https://scenarieconomici.it/borofene-cioe-il-grafene-al-cubo-per-batterie-e-superconduttori/ veröffentlicht wurde.