Graphite et graphène, matériaux d'avenir

Avec quelques redites, sans doute, mais voici un petit condensé d'informations pratiques au sujet du graphite et du graphène

Graphite - sociétés de production (80 % de production chinoise) :

- Northern Graphite Corporation (NGPHF)
- Focus Metals (FMS)
- Focus Graphite Inc. +++ (?)
- CVD Equipment Corp. (CVV)
- Aixtron SE (AIXG) -> +++
- GrafTech International Ltd. (GTI)
- Graphit Kropfmuehl (GRK)

• Le marché de la batterie petit format aura un impact croissant sur le marché du graphite, le meilleur potentiel futur demeure le marché de la batterie grand format pour les véhicules électriques – le marché des batteries Li Ion pour les HEV (hybrides), PEV (à brancher), et EV (tout électrique).
• L’administration Obama a une cible d’un million de véhicules automobiles EV (tout électrique) seulement d’ici 2015.
• Pour rencontrer la demande, la production de flocons de graphite devra s’accroitre 12 fois. Les automobiles propulsées par fuel cells exigent entre 10 et 30 livres de graphite haute qualité, alors que les véhicules courants n’en contiennent qu’une moyenne d’une ½ livre ou moins d’un graphite de moins grande qualité.
• Seuls les flocons de graphite, qui peuvent être purifiés jusqu’à une pureté de 99,9%, peuvent être utilisées dans la fabrication des batteries d’automobiles grand format. Le procédé est cher et gaspille 70 % de la matière première fournie. Le résultat est un graphite sphérique qui se vend entre deux et trois fois plus cher que les flocons de graphite de haute qualité.

En dehors de l'intérêt du graphite pour la fabrication de batteries (notamment pour voitures électriques), le graphite sera utilisé dans le nucléaire :
• Une nouvelle génération de petits réacteurs nucléaires les Pebble Bed Nuclear Reactor ou PBNR, parfaitement adaptés pour les concentrations de population plus ou moins grandes et pour les sites industriels éloignés, nécessitent de grandes quantités de graphite.
• L’uranium est ancré dans des sphères de graphite de la taille de balles de tennis pour alimenter le réacteur. Un vaste et complexe système de refroidissement de l’eau n’est pas nécessaire car on utilise des gaz inertes, plutôt que de l’eau, pour refroidir le réacteur.
• On estime que chaque PBNR nécessite 300 tonnes de graphite au démarrage et de 60 à 100 tonnes par an pour fonctionner.
• Le premier prototype de PBNR est en Chine, où le gouvernement prévoit en construire 30 d’ici 2020.
• Aux États-Unis, on estime que 500 PBNR seront installés d’ici 2020, nécessitant 400 000 tonnes de graphite en flocons, ce qui est équivalent à près de la moitié de la production mondiale actuelle, avant de prendre en compte tout autre consommation de graphite mondial.

Graphène :

- Graphene Industries (fournisseur des laboratoires de recherche (40 % de ses clients sont des industriels) en échantillons de graphène exfolié, fabriqués sur mesure dans 80 % des cas. XG Sciences vend aussi du graphène exfolié, dont il espère faire baisser le prix à 20 dollars (15 euros) le kilogramme pour de grandes quantités sous forme de nanoplaquettes servant à renforcer des polymères. Une application typique, en développement, est la fabrication de réservoirs d'essence ultralégers et ultrarésistants. En rendant conducteurs des polymères, les particules de graphène pourraient aussi faciliter la peinture électrostatique de pièces pour l'électronique, l'automobile ou l'aéronautique.)
- Graphene Energy (ultracondensateurs pour le stockage d'énergie électrique. En effet, avec une surface spécifique qui peut atteindre 2 600 m²/g, le graphène peut piéger une quantité exceptionnelle d'ions. Rodney Ruoff pense qu'il est possible d'obtenir une capacité de stockage double de celle des meilleurs matériaux commercialisés (il est aujourd'hui à parité) et, à terme, de remplacer des batteries.)
- Vorbeck Materials (construit une usine dans le Maryland et vient de s'associer à BASF pour développer des dispersions de graphène, afin de produire des revêtements et des composés conducteurs pour l'industrie électronique. Mais l'entreprise pousse aussi son matériau, Vor-X, vers d'autres applications. En effet, son graphène est relativement facile à fonctionnaliser, ce qui facilite son intégration dans une matrice polymère. Les caractéristiques obtenues seraient comparables à celles de composites renforcés de nanotubes de carbone, et le matériau devrait être beaucoup plus simple à réaliser.)
- Samsung possède une usine pilote destinée à produire de grandes surfaces de graphène destinée à la fabrication d'écrans tactiles.
- Graphene Frontiers (startup au USA)