Migliorate le prestazioni dei supercapacitor grazie a nuovi materiali per elettrodi basati su metalli di transizione e l'integrazione con la tecnologia fotovoltaica
Arriva dal Daegu Gyeongbuk Institute of Science&Technology (DGIST), in Corea del Sud, l’ultimo progresso utile in materia di accumulo energetico. Qui un gruppo di scienziati ha creato innovativi supercondensatori solari in grado non solo di caricarsi in autonomia ma anche di offrire diversi passi avanti in termini di densità di energia e densità di potenza.
Supercondensatori fotovoltaici, vantaggi e svantaggi
Il campo in cui si muove la ricerca non è nuovo. I foto-supercondensatori o supercondensatori solari non sono altro che supercapacitor che integrano nella propria struttura celle fotovoltaiche. Si tratta di “strumenti” figli della nuova attenzione riversata a dispositivi autoricaricanti per l’alimentazione dell’elettronica portatile.
Le caratteristiche tecniche che contraddistinguono i supercondensatori, infatti, ben si adattano a queste applicazioni. Elevata densità di potenza (la velocità di erogazione dell’energia), lunga durata del ciclo, breve tempo di ricarica ed elevata affidabilità ne fanno una tecnologia chiave per l’accumulo efficiente dell’energia solare.
Uno dei punti dolenti? Per i supercondensatori fotovoltaici (ma anche per quelli tradizionali) è ancora la densità di energia, ossia la quantità totale di energia immagazzinabile.
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Un nuovo elettrodo per i supercapacitor
Gli scienziati del DGIST corano ha trovato una possibile strada per superare il problema. Il team di ricerca ha progettato nuovi elettrodi ad ampia superficie utilizzando un materiale composito di carbonato e idrossido a base di nichel. Quindi hanno massimizzato la conduttività e la stabilità di questi elementi aggiungendo ioni di metalli di transizione come Mn, Co, Cu, Fe e Zn.
Il risultato? Il supercondensatore ha mostrato una densità di potenza di 2.555,6 W/kg, superando significativamente i valori degli studi precedenti (circa 1000 W/kg) ma soprattutto ha raggiunto una densità di energia 35,5 Wh/kg. Un valore decisamente più alto della media degli studi precedenti e con un degrado minimo durante ripetuti cicli di carica e scarica.
Supercondensatori solari, nuovi progressi
L’ottimizzazione delle prestazioni ha costituito solo il primo passo. Quello successivo è stato integrare celle solari in silicio. Messo alla prova il supercondensatore solare ha raggiunto un’efficienza di accumulo del 63% e un’efficienza complessiva del 5,17% con un’intensità di illuminazione di 10 mW/cm2.
“Questo studio è un risultato significativo, in quanto segna lo sviluppo del primo dispositivo di accumulo di energia auto-ricaricante della Corea che combina supercondensatori con fotovoltaico”, spiega Jeongmin Kim, ricercatore senior presso la divisione di nanotecnologia del DGIST. “Utilizzando materiali compositi a base di metalli di transizione, abbiamo superato i limiti dei dispositivi di accumulo di energia e presentato una soluzione energetica sostenibile”.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Energy.
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