Sposób otrzymywania trójwymiarowych róż grafenowych oraz proszku grafenowego

Przedmiotem wynalazku jest bezolejowa i bezlaserowa metoda otrzymywania 3D róż grafenowych z wykorzystaniem wodnych zawiesin powszechnie dostępnego grafitu. Grafen, grafit i ich pochodne są obecnie przedmiotem intensywnych badań ze względu na stabilność chemiczną, wysoką przewodność elektryczną i powszechną dostępność. Otrzymane róże grafenowe są to wysoce porowate materiały o trójwymiarowej strukturze i dużej powierzchni właściwej (pole powierzchni nawet do 2200 m2/g) oraz posiadające duże zdolności elektrochemiczne. Innowacyjność wynalazku polega na zastosowaniu całkowicie nowych surowców i materiałów.

Autorzy wynalazku proponują użycie 3D róż grafenowych (otrzymanych wg. innowacyjnej technologii) jako materiału katodowego w ogniwach paliwowych, a także do konstrukcji superkondensatorów czy ogniw fotowoltaicznych (rys. 4).
Wyjątkowe cechy otrzymanych materiałów jak: wysokie pole powierzchni, duża objętość porów, prosta, wygodna i tania procedura przygotowania sprawiają, że nowy materiał jest obiecujący dla urządzeń elektrochemicznych, które mogą być stosowane jako materiał elektrodowy w superkondensatorach, ogniwach paliwowych czy ogniwach fotowoltaicznych. Węgle uzyskane w wyniku zaproponowanej technologii będą uniwersalnymi adsorbentami o właściwościach wynikających z dużego pola powierzchni, struktury mezoporowatej jako platformy do modyfikacji chemicznych i wysokiego stopnia reaktywności materiału. Wyniki badań są odpowiedzią na konkretne zapotrzebowanie ze strony przemysłu.
Wymienione zastosowania są istotne dla wielu sektorów gospodarczych i dotyczą przemysłu chemicznego, energetycznego (fotowoltaika), elektrotechnicznego, elektronicznego czy przemysłu wysokiej technologii (producenci sprzętu komputerowego i elektroniki). Opracowanie patentowe odnosi się również do pozyskiwania wartościowego materiału do stosowania w alternatywnych akumulatorach energii elektrycznej nowej generacji (baterie, superkondensatory, mikroakumulatory itp.). Produkcja akumulatorów nowej generacji to jednak ledwie wycinek możliwości otrzymanego materiału. Można go wykorzystać również do produkcji ogniw słonecznych, matryc światłoczułych, tworzenia biosensorów czy druku 3D. Technologia poddawana ochronie może mieć znaczący wpływ na zmniejszenie zużycia energii oraz z całą pewnością jest przyjazna środowisku, gdyż wymaga stosowania prostych odczynników chemicznych.
Opracowana technologia wytwarzania róż grafenowych może znaleźć nabywców w kilku sektorach gospodarki. Obecnie jesteśmy na etapie poszukiwania firmy, która będzie zainteresowana naszym projektem, ewentualna możliwość sprzedaży. Potencjalne wstępne zainteresowanie wykazały takie firmy jak Hanplast Sp. z o. o. z Bydgoszczy czy Advanced Graphene Products Sp. z o.o. z siedzibą w Zielonej Górze (podpisany list intencyjny). Pierwotnymi odbiorcami technologii wytwarzania w/w węgli mogą być pośrednicy rozwijający zakupione technologie we wczesnym stadium rozwoju i odsprzedające je kluczowym wytwórcom superkondensatorów, ogniw paliwowych czy ogniw fotowoltaicznych po zaawansowaniu do poziomu stosowalności praktycznej. Należy także zaliczyć nowo powstające firmy, których strategia rozwoju oparta jest na innowacjach. Producenci superkondensatorów, producenci ogniw paliwowych, baterii metal-powietrze. Przedstawiciele grupy: globalni producenci baterii galwanicznych w tym cynkowo-powietrznych (na podstawie „Zinc Air Battery Businesses in the World”) należą: Panasonic - OEM Battery Sales, Electric Fuel Corporation, ENOVE, GP Batteries International Limited, GP Batteries USA, Guangzhou Tianqiu Enterprise CO.Ltd., Renata Batteries, Super Military Battery, Unipower, Zhuhai Zhi Li Battery Co., Ltd., iCellTech Corp, Battery Clinic, Inc., Electric Fuel Corporation, LAKUDA ApS.

- wprowadzenie nowego produktu/usługi

róże grafenowe; grafen; węgiel

Proponowany materiał może pozwolić na udoskonalenie procesu generowania energii elektrycznej w superkondensatorach, ogniwach paliwowych czy ogniwach fotowoltaicznych. Głównym efektem wdrożenia będzie dostarczenie na rynek innowacyjnych materiałów do konstrukcji superkondensatorów. Bardzo duży potencjał aplikacyjny superkondensatorów sprawił, że od wielu lat trwają intensywne badania nad udoskonaleniem tej technologii. Róże grafenowe mogą zostać alternatywnym zamiennikiem dla tradycyjnie stosowanych w superkondensatorach węgli aktywnych oraz grafitu. Zakładamy, że superkondensatory na bazie róż są brakującym ogniwem w miniaturyzacji urządzeń i wkrótce odmienią naszą współczesną elektronikę. Wysokie przewodnictwo grafenu, zarówno cieplne jak i elektryczne, może spowodować również, że w przyszłości materiał ten zastąpi krzem w elektronice, co umożliwi dalszą miniaturyzację sprzętu elektronicznego. Dodajmy, że nasz Zespół Syntezy Badania i Modelowania Nowych Materiałów (UMK) kierowany przez prof. dr hab. Jerzego P. Łukaszewicza w 2020 roku zdobył finansowanie w konkursie Ministerstwa Funduszy i Polityki Regionalnej na badania nad superkondensatorami (https://www.umk.pl/wiadomosci/?id=26534).
Poprzez szeroko rozumiane modyfikacje grafenowego nośnika otrzymaliśmy struktury o pożądanej morfologii, właściwościach adsorpcyjnych i stabilności. Opracowana metoda, będąca przedmiotem wynalazku, pozwala na wytwarzanie przedmiotowych róż grafenowych na bazie proszków grafitowych/grafenowych, wykorzystuje zasady Zielonej Chemii, gdyż korzysta z surowców łatwych do utylizacji i w znikomy sposób oddziaływujących na środowisko naturalne. Potencjalny odbiorca technologii wytwarzania 3D róż grafenowych w zminimalizowanym zakresie będzie oddziaływał na atmosferę, glebę i zasoby wodne. Projekt posiada wysoki potencjał wdrożeniowy.

- Przemysł - Produkcja przemysłowa
- Przemysł chemiczny
- Elektronika, mikroelektronika

- badania na etapie laboratoryjnym
- wyniki badań laboratoryjnych

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim
- Twórca jest zainteresowany zbyciem praw majątkowych do wynalazku

- instytut naukowo - badawczy, uniwersytet
- ośrodek transferu technologii
- przemysł
- usługi