Dalla ricerca della Texas A&M University arriva un dispositivo di accumulo ecologico ad alte prestazioni che può essere prodotto facilmente, in modo sicuro e a bassi costi

(Rinnovabili.it) – La ricerca di un sistema d’energy storage ad alta efficienza e rispettoso dell’ambiente ha da oggi un candidato in più. Si tratta dei supercondensatori verdi progettati nei laboratori della Texas A&M University, negli USA. Qui un gruppo di ingegneri meccanici, guidato dal dottor Hong Liang, ha studiato nuovi biomateriali da integrare nei tradizionali dispositivi di accumulo per offrire un’alternativa più economica ed ecologica ai sistemi di ricarica.

I dispositivi d’accumulo più diffusi sul mercato si trovano generalmente sotto forma di batterie o supercondensatori. Sebbene entrambi abbiano la stessa finalità, presentano alcune differenze fondamentali. Mentre le batterie possono immagazzinare grandi quantità di carica per unità di volume, i supercondensatori sono molto più efficienti nel fornire una grande quantità di corrente elettrica in breve tempo. In altre parole, le prime hanno un’elevata capacità, i secondi si caricano velocemente.

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Quest’ultima caratteristica rende i supercondensatori (o supercapacitors) molto attraenti nell’ambito della mobilità elettrica. “Rispetto ai condensatori commerciali – scrivono gli scienziati sulla rivista Energy Storage  – un supercondensatore ha una maggiore densità di energia e di potenza assieme a un tempo di scarica più lungo. Questi vantaggi rendono i supercapacitors essenziali per un gran numero di applicazioni”. Di contro vi sono ancora diverse sfide da risolvere, in termini di rifiuti elettrici, biodegradabilità, costi di lavorazione, durevolezza, sicurezza e scalabilità. 

Prestazioni e sostenibilità ambientale di questi dispositivi dipendono fortemente dai metodi di lavorazione e dai materiali utilizzati. Ecco perché il settore sta cercando da tempo componenti più green che non danneggino l’efficienza. “L’integrazione di biomateriali nei dispositivi di accumulo è complicata perché è difficile controllare le proprietà elettriche risultanti; proprietà che poi influiscono sul ciclo di vita e sulle prestazioni dei dispositivi”, spiega Liang. “Inoltre, il processo di produzione dei biomateriali include generalmente trattamenti chimici pericolosi […] Noi siamo, tuttavia, riusciti a progettare un sistema ecologico che ha prestazioni elettriche superiori e può essere prodotto facilmente, in modo sicuro e a costi molto inferiori”.

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Per i loro supercondensatori verdi, gli ingegneri hanno impiegato nanoparticelle di biossido di manganese unite a lignina, il polimero naturale che “incolla” le fibre del legno. Successivamente, hanno riversato questo mix su una piastra di alluminio per formare un elettrodo. Quindi hanno assemblato il supercondensatore inserendo un elettrolita gel tra l’elettrodo di lignina-biossido di manganese-allumino e quello in alluminio e carbone attivo. I test hanno mostrato che i loro supercondensatori verdi hanno proprietà elettrochimiche molto stabili e che la capacità specifica è fino a 900 volte superiore a quella riportata per altri supercapacitors.

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