Nuovi progressi nel campo dei supercondensatori strutturali
Promettono di estendere l’autonomia energetica dei sistemi integrando in un solo elemento la funzione portate e quella di accumulo elettrico. Parliamo dei supercondensatori strutturali, l’ultima frontiera dell’energy storage multifunzionale. In un futuro non troppo lontano questa tecnologia potrebbe regalarci smartphone privi di batterie; oppure auto elettriche in grado di immagazzinare elettricità nelle portiere, con conseguente risparmio di peso e di soldi.
Gli ultimi progressi in questo campo arrivano dall‘Università della California a San Diego. Qui il gruppo di ricercatori guidato dalla professoressa Tse Nga Ng è riuscito in un’impresa unica: creare un supercapacitors efficiente sia nel sopportare carichi meccanici che nell’accumulare energia. Nonostante, infatti, quello dei supercondensatori strutturali sia un filone di ricerca molto allettante, ad oggi realizzare un dispositivo con prestazioni eccellenti in entrambe le funzioni rimane una sfida.
leggi anche Arriva il supercondensatore con una capacità di accumulo record
Una configurazione a gradiente per l’elettrolita solido
Cosa cambia con il nuovo studio californiano? Essenzialmente i materiali impiegati. Sulla carta il nuovo supercapacitor strutturale possiede gli stessi componenti delle versioni standard: una coppia di elettrodi in carbonio separati da un elettrolita che li collega ionicamente.
Il team ha realizzato gli elettrodi impiegando un tessuto in fibre di carbonio rivestito con un polimero conduttivo e ossido di grafene. Il primo fornisce – una buona resistenza strutturale, i secondi migliorano significativamente il flusso ionico e la capacità di accumulo, spiega Liezel Labios sul sito dell’ateneo.
Quindi hanno integrato un elettrolita solido a base di resina epossidica e ossido di polietilene. La concentrazione di quest’ultimo varia spazialmente all’interno dell’elettrolita stesso: più elevata a livello degli elettrodi, minore al centro. “Questa configurazione del gradiente è il trucco per ottenere prestazioni ottimali nell’elettrolita”, ha spiegato Ng. “Invece di utilizzare una singola configurazione dell’elettrolita, l’abbiamo strutturata in modo che i bordi che entrano in contatto con gli elettrodi abbiano prestazioni elettriche più elevate mentre la parte centrale sia meccanicamente più forte”. Ma il lavoro spiega il team è ancora solo all’inizio. Gli scienziati lavoreranno su una nuova generazione di supercondensatori strutturali che abbiano anche un’elevata densità energetica per renderli competitivi con le batterie.
leggi anche Supercondensatori flessibili per un accumulo efficiente e indossabile