Un team di scienziati dimostra che i sistemi d’accumulo a base di materiali antiferroelettrici possiedono sia alta densità energetica e velocità nei cicli di carica
Condensatori con dielettrici, il futuro del sistema d’accumulo?
(Rinnovabili.it) – Nel tentativo di trovare il modo migliore per immagazzinare l’energia da fonti rinnovabili, un gruppo di fisici dell’Università dell’Arkansas, hanno portato alla luce i progressi di una nuova tecnologia di energy storage. In collaborazione con i colleghi dell’Istituto di Scienza e Tecnologia di Lussemburgo, i ricercatori hanno dimostrato che i materiali antiferroelettrici sono in grado di fornire accumulo ad alta densità di energia.
L’antiferroelettricità è una proprietà fisica di alcuni materiali costituiti da reticoli cristallini ordinati di dipoli elettrici (sistema composto da due cariche elettriche di segno opposto, separate da uno spazio molto piccolo), ognuno con un orientamento opposto a quello adiacente. tali composti hanno mostrato d’essere promettenti elementi nello sviluppo dei condensatori o capacitor: sono caratterizzati da basse perdite dielettriche, alta densità energetica ed efficienza di materiale, assieme a veloci cicli di carica/scarica. I risultati possono portare a dispositivi di storage che migliorano l’efficienza di energia eolica e solare.
Poiché la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili può oscillare da un secondo all’altro, qualsiasi dispositivo progettato per stoccarla deve sopportare carichi in continua evoluzione e vantare un’elevata densità di energia rispetto alle dimensioni. Batterie, supercondensatori e altre tecnologie d’accumulo che possono raggiungere il secondo aspetto, in genere falliscono sul primo: non sono in grado di reagire abbastanza velocemente al cambiamento di condizioni.
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I ricercatori Bin Xu, Laurent Bellaiche, e Jorge Íñiguez hanno dimostrato che i composti antiferroelettrici possono essere in grado di raggiungere entrambi gli obiettivi.
Il team studiato come realizzare dispositivi ad alta densità di energia ed efficienza impiegando la Ferrite di Bismuto: si tratta di un composto chimico inorganico con struttura tipo perovskite, celebre in campo energetico anche per la sua piezoelettricità. Il materiale è multiferrico, ossia presenta proprietà ferroelettriche o anti-ferroelettriche in combinazione con quelle ferromagnetiche (o antiferromagnetiche) nella stessa fase. Di conseguenza, un campo elettrico può indurre cambiamenti di magnetizzazione e un campo magnetico esterno può indurre polarizzazione elettrica. Il lavoro, pubblicato a maggio su Nature Communications, ha esplorato come migliorare le prestazioni di storage con ulteriori manipolazioni del campo elettrico. E ha creato un modello che spiega la connessione tra densità di energia e campo elettrico, aprendo la porta a nuove ricerche per il futuro.
