Creato il primo dispositivo di energy harvesting con una densità di potenza 13 volte superiore rispetto alle batterie a ioni di litio
(Rinnovabili.it) – Quando l’elettronica ha bisogno di una propria fonte di energia, si hanno due opzioni: le batterie e i dispositivi di energy harvesting (o energia racimolata). Le prime immagazzinano energia internamente, ma sono pesanti e hanno una capacità limitata. Le tecnologie di energy harvesting, al contrario, convertono l’energia ambientale (calore, vibrazioni, luce) in elettricità che può essere raccolta per alimentare piccoli sensori autonomi.
Un esempio? I dispositivi piezoelettrici: costituiti da speciali cristalli, generano piccoli potenziali elettrici quando sottoposti a deformazione meccanica. Questo processo aggira alcuni degli aspetti negativi delle batterie, ma ne introduce di nuovi. I cosiddetti “racimolatori” possono infatti funzionare solo in determinate condizioni e la trasformazione dell’energia ambientale in energia utile non avviene molto rapidamente.
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Una nuova ricerca dell’Università della Pennsylvania sta colmando per la prima volta il divario tra queste due tecnologie. Qui, infatti, un team di ingegneri ha realizzato un “racimolatore metallo-aria” in grado di mettere assieme il meglio dei due settori. Il prototipo realizzato funziona come una batteria, in quanto fornisce energia rompendo e formando ripetutamente una serie di legami chimici. Ma funziona anche come un dispositivo di energy harvesting perché è in grado di estrarre energia dai legami chimici delle superfici metalliche.
Il risultato è una fonte energetica con una densità di potenza 10 volte maggiore rispetto ai migliori racimolatori di energia e di 13 volte superiore rispetto alle batterie a ioni di litio. A lungo termine, questa tecnologia potrebbe fornire la base per un nuovo paradigma nella robotica, in cui le macchine si alimentano cercando e “mangiando” il metallo. Il team sta progettando di impiegare i nuovi spazzini metallo-aria per alimentare luci a basso costo in abitazioni off-grid e sensori di lunga durata nei container di spedizione.
“I dispositivi di energy harvesting, come quelli che raccolgono energia solare, termica o vibrazionale, stanno migliorando”, afferma James Pikul, co-autore dello studio. “Sono spesso utilizzati per alimentare sensori ed elettronica off grid in alternativa alle batterie. Il problema è che hanno una bassa densità di potenza, il che significa che non possono fornire energia così velocemente come farebbe una batteria”.
“Il nostro prototipo ha una densità di potenza dieci volte migliore rispetto ai più efficienti racimolatori, al punto che possiamo competere con le batterie”, aggiunge Pikul, “Usiamo la loro chimica, ma facciamo a meno del loro peso, perché sfruttiamo direttamente l’ambiente”. Lo studio è stato pubblicato su
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