Boules de fullerène dans le secteur de l'énergie 08.02.2015

En 1985, des chimistes ont synthétisé pour la première fois un ballon de football. Il se composait de 60 atomes de carbone reliés dans une figure géométrique tridimensionnelle formée par des hexagones et des hexagones réguliers. Cette molécule s'appelait fullerène, et depuis trente ans elle est étudiée de près dans les laboratoires.

Les chimistes ont appris à faire les tours les plus virtuoses avec une boule de carbone - fixer diverses molécules à sa surface, y mettre des atomes de métal et même montrer que des batteries solaires peuvent être fabriquées à base de fullerène. Dans chaque article scientifique consacré au fullerène, les scientifiques ont déclaré qu'il pouvait être utilisé dans une grande variété de domaines, mais la question n'a jamais trouvé d'application réelle. Le fullerène est resté un jouet amusant entre les mains des chercheurs. Cependant, il existe maintenant une réelle chance pour que la boule moléculaire soit utile à l'humanité.

Des chercheurs suédois de l'Université de technologie de Chalmers ont montré que le fullerène peut augmenter la résistance de l'isolant utilisé pour fabriquer des câbles haute tension. Jusqu'à l'ère de l'électricité sans fil, le moyen le plus fiable de transférer de l'énergie sur de longues distances est un câble ordinaire. Des kilomètres de lignes électriques s'étendent de diverses centrales électriques aux consommateurs. La plupart des appareils électroménagers sont alimentés en 220 volts. Les équipements industriels utilisent souvent 380 volts. Et bien que les deux tensions soient dangereuses et peuvent même être mortelles, elles appartiennent à la classe basse tension.

Le fait est que des tensions élevées - des centaines de milliers de volts - sont nécessaires pour transmettre de l'énergie sur de longues distances. Par exemple, pour transmettre l'électricité des centrales électriques sibériennes aux entreprises industrielles de l'Oural, dans les années 80 du siècle dernier, une ligne électrique à ultra haute tension a été construite - jusqu'à 1,1 million de volts. La haute tension doit être utilisée pour réduire les pertes lors de la transmission de l'électricité par les fils : plus la tension est élevée, moins il y a d'énergie perdue entre la centrale électrique et le consommateur.

Il y a des lignes électriques aériennes - ce sont des fils nus suspendus à des poteaux et des mâts. Là où il est impossible de les utiliser, des câbles sont posés. Le câble peut être posé sous terre ou sous l'eau. Dans un câble, un fil métallique porteur de courant est entouré d'une couche d'isolant, un matériau non conducteur. Pour la production de câbles haute tension, une isolation en polyéthylène est utilisée, le même polymère à partir duquel sont fabriqués les sacs d'emballage conventionnels. Mais les capacités isolantes du polyéthylène ne sont pas illimitées : si une certaine limite est dépassée, une panne se produira et la ligne de câble tombera complètement en panne. Et le remplacement d'un câble posé sous terre ou sous l'eau est une entreprise fastidieuse.

Alors, quel est le problème avec les ballons de football en carbone ? Il s'est avéré que si des molécules de fullerène sont ajoutées au polyéthylène, ses qualités isolantes augmentent. Le câble modifié au fullerène résiste à une tension plus élevée que le câble conventionnel - 26% plus élevée. Et cela signifie que 26% d'énergie en plus peut être transmise à travers elle. Pour obtenir cet effet, des chimistes suédois ont créé un matériau isolant dans lequel il y a un gramme de fullerène par kilogramme de polyéthylène.

Le fullerène a des propriétés électroniques très particulières. Il peut piéger des électrons à haute énergie qui détruisent les propriétés isolantes du polyéthylène. Le fullerène accepte de tels électrons, préservant le polymère d'une éventuelle dégradation. Bien que cette découverte ne soit pas l'une de celles qui font une révolution dans le secteur de l'énergie, mais dans l'industrie, augmenter l'efficacité de chaque pour cent permet d'économiser des tonnes de matériaux et des mégawatts d'énergie.