الجرافيت هو شكل بلوري من عنصر الكربون مع ذرّات مرتّبة على شكل هيكل سداسي، و هو موصل جيد للحرارة و الكهرباء ، و يعد من أكثر أشكال الكربون استقرارًا في ظل الظروف الطبيعية .
و من المعروف أن تغيّر المناخ قد فرض على البشر التعامل بطريقة غير مسبوقة مع الموارد الطبيعية، و من ذلك التقليل من استخدام مجموعة من الموارد الطبيعية القيمة المتوافرة بسبب آثار التلوث العالمي، و استبدالها مواد أخرى بها، من أجل الوصول إلى مصادر طاقة تحفظ البيئة المتدهورة بالفعل .
مزايا الجرافيت
يمتاز بالموصلية العالية مما يجعله مفيدًا في المنتجات الإلكترونية، مثل الأقطاب الكهربائية و البطاريات و الألواح الشمسية و قد اكتشف العلماء إمكانات كبيرة في الاستخدامات من قبيل الطاقات المتجددة لمادة الجرافين، و هي أحد مشتقاته.
و يعدّ من أهم العناصر المعدنية الموجودة في بطاريات أيونات الليثيوم، لهذا السبب يُنظر إلى الجرافين على أنه أمل الطاقة المتجددة، و يُستخدم في المكونات الكهربائية و عناصر أخرى، مثل المستشعرات و البطاريات و المركبات و أغشية التبادل الأيوني و غيرها من المنتجات.
و يوفر الجرافين بديلاً مرحَّبًا به لمحفزات البلاتين، و هناك نشاط تحفيزي كهربائي مرتفع على ألواح الجرافين، و هو أحد المواد المقترحة ليحلّ محلّ البلاتين بسبب قوّته و متانته.
استخدامات الجرافيت في الطاقة المتجددة
من التطبيقات المهمة في الطاقة المتجددة إمكان استخدامه في تطوير الطلاء المضاد للانعكاس للخلايا الشمسية، إذ ثَبَتَ أن هذه المادة تقلل الانعكاس بالقرب من الجزء فوق البنفسجي من الطيف الشمسي من 35% إلى 15%.
كما توفر الخلايا الكهروضوئية مع الجرافين كفاءة أعلى في تحويل الطاقة، و يمكن استبدال البلاتين في أقطاب الخلايا الشمسية دون فقدان الكفاءة.
أيضاً ، تمتلك أنودات الجرافين ميزة مهمة، و هي شحن أفضل للطاقة قد يصل عشرة أضعاف المدة اللازمة باستخدام مواد أخرى .
و هناك تطبيقات محتملة للسيارات الكهربائية، فمع إضافة بعض ذرّات البورون ينتج أنودًا مرنًا للغاية لبطاريات الليثيوم أيون، و تلتصق أيونات الليثيوم بالجرافين من خلال مساعدة ذرّات البورون، و تساعد على الشحن السريع، و في الوقت نفسه يمكن استخدام الجرافين الممزوج بالفاناديوم لتطوير كاثودات عالية الأداء و فاعلة من حيث التكلفة، كما يمكن إعادة شحنها في غضون 20 ثانية فقط.
كما أن الجرافين يقلل من وزن البطاريات التي تزن عادة نحو 200 كيلو غرام. ويمتد مدى السيارات الكهربائية إلى ما بعد 100 كيلومتر.
