Şimdiye kadar, grafit yalnızca yapay olarak 3.000 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda üretilebildi. Bilim adamları artık kömür tozunu grafite dönüştürmek için geleneksel bir mikrodalga kullanan bir süreç geliştirdiler.
Laramie (ABD). Yumuşak karbon çeşidi olan grafit kurşun kalemlerde, lityum-iyon pillerde ve yağlayıcı olarak kullanılan gıpta ile bakılan bir hammaddedir. Ayrıca endüstride grafen malzemesinin üretimi için grafite ihtiyaç duyulmaktadır. Gelecekte, grafite olan talep önemli ölçüde artacaktır çünkü malzeme, elektronik ve yakıt hücrelerinde soğutucu olarak kullanılmaktadır.
Grafit, çevredeki birçok kayaçta bulunmasına rağmen, Avrupa’da sadece birkaç maden sahasında hammaddesi çıkarılmaktadır. Bilim bu nedenle yapay olarak grafit üretmenin yollarını arıyor. Şimdiye kadar bu, koklaşabilir taş kömürü ile mümkün oldu, ancak bunun için 3.000 santigrat derecenin üzerinde sıcaklıklar gerekiyor. Bu nedenle üretim, çok yüksek bir enerji kullanımı gerektirir.
Mikrodalgaya Uygun Grafit
Christopher Masi liderliğindeki Wyoming Üniversitesi’ndeki araştırmacılar şimdi çok daha basit bir alternatif buldular. Uzman dergisi Nano-Structures & Nano-Objects’deki yayınlarına göre, polikristalin nano-grafit, geleneksel bir mikrodalga kullanılarak kömür tozundan üretilebilir.
Christopher Masi : “Sınırlı grafit arzı ve grafit madenciliğine ilişkin çevresel kaygılar, bu kömürü grafite dönüştürmeyi bu hammadde için harika bir alternatif kaynak haline getiriyor.”
İşlem, kömürün bir çatal gibi çizilen bir bakır folyo üzerine yerleştirilen bir toz haline getirilmesini gerektiriyordu. Bu, argon gazı ve hidrojenle dolu bir cam kaba konur ve daha sonra bir mikrodalgada 15 dakika ısıtılır. Bu, diğer şeylerin yanı sıra lityum iyon pillerin elektrotları için gerekli olan grafit nanokristalleri üretir.
Mikrodalgada 980 santigrat derece
Dönüştürme işlemi sırasında, cam kaptaki bakır folyonun uçları tarafından parlak kıvılcımlar üretilir. Bu, bakır folyonun bir katalizör görevi görerek dönüşümü hızlandırdığı ve argon ve hidrojen gazlarının indirgeyici maddeler olarak hareket ettiği bir kimyasal reaksiyonu tetikler.
Christopher Masi: “Bu kıvılcım, folyoyu çatal şeklinde kestiğimiz için oluşuyor. Kıvılcımlar birkaç saniye içinde 980 dereceden fazla aşırı yüksek ısı üretir.”
Çalışma yazarlarına göre, bu metal destekli mikrodalga işlemi kömürü grafite dönüştürmenin nispeten ucuz bir yoludur.
Christopher Masi: “Süreç, bol miktarda bulunan kömür kaynaklarını yüksek kaliteli malzemelere dönüştürmenin yeni bir yolunu açıyor.”
Buna ek olarak, yöntem, aksi takdirde artık kazançlı bir şekilde çıkarılamayan kömür yataklarından gelen kömür kalıntılarının da grafit üretimi için uygun olması avantajını sunar.