Un team di ricercatori della City University di Hong Kong ha sviluppato un nuovo “droplet-based electricity generator”: una singola goccia d’acqua può alimentare 100 piccole lampadine a LED
Produrre energia elettrica dalla pioggia, ora il processo è più efficiente
(Rinnovabili.it) – Oggi la tecnologia ci permette di sfruttare le giornate di sole per produrre energia elettrica in maniera pulita e rinnovabile. Ma un domani non troppo lontano anche quelle di pioggia potrebbero contribuire. Il come lo spiega un team di ingegneri, guidato dal scienziati delle City University di Hong Kong. Il gruppo ha sviluppato il più efficiente generatore elettrico alimentato a gocce d’acqua.
“L’energia cinetica derivante dalla caduta dell’acqua è dovuta alla gravità e può essere considerata libera e rinnovabile”, ha spiegato il Professor Wang Zuankai, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della CityU. “Per questo dovrebbe essere utilizzata meglio”.
I convenzionali generatori elettrici a gocce (DEG o Droplet-based Electricity Generator) sfruttano l’effetto triboelettrico in cui l’elettricità viene generata quando determinati materiali entrano in contatto tra loro e l’attrito li induce a scambiare elettroni (leggi anche Catturare l’energia delle onde con l’aiuto dell’effetto triboelettrico). Una nicchia tecnologia dalle interessanti potenzialità che, tuttavia, si è da sempre scontrata con un evidente nodo tecnico: la quantità di cariche generate sulla superficie di contatto è limitata dall’effetto interfacciale. Di conseguenza, l’efficienza di conversione dell’energia è piuttosto bassa.
Il nuovo dispositivo supera questa limitazione grazie a due elementi. Il primo si chiama politetrafluoroetilene (o PTFE) ed è un materiale dotato di una carica elettrica statica quasi permanente. Quando le gocce colpiscono il PTFE, le cariche sulla sua superficie si accumulano gradualmente fino a raggiungere un punto di saturazione, consentendo loro di superare il collo di bottiglia degli approcci precedenti che potevano accumulare solo piccole cariche.
Il secondo passaggio è legato al design del dispositivo: il nuovo generatore assomiglia ad un transistor ad effetto di campo, un elemento base dell’elettronica moderna. Nel dettaglio il DEG è costituito da un elettrodo in alluminio e uno in ossido di indio-stagno (ITO) ricoperto da un sottile strato di PTFE. L’elettrodo PTFE / ITO è responsabile della generazione, conservazione e induzione della carica: quando una goccia d’acqua lo colpisce e si diffonde sulla sua superficie “collegandolo” in maniera naturale all’elettrodo in alluminio.
“La nostra ricerca – ha aggiunto lo scienziato – mostra che una goccia di 100 microlitri di acqua rilasciata da un’altezza di 15 cm può generare una tensione di oltre 140 V. E la potenza generata può illuminare 100 piccole lampadine a LED”. Si tratta del risultato più alto mai raggiunto fino ad ora.
Secondo i ricercatori, il concept potrebbe essere utilizzato su varie superfici in cui i liquidi vengono a contatto con i solidi, per sfruttare appieno l’energia cinetica a bassa frequenza dell’acqua. Tali applicazioni potrebbero includere, ad esempio, lo scafo di un traghetto, strutture costiere e la superficie degli ombrelloni.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Nature (testo in inglese).
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