Da un team di ricerca giapponese un nuovo composto ad alte prestazioni in grado migliorare le caratteristiche tecniche dei supercapacitor nell’accumulo energetico
Nuovi record nelle prestazioni dei supercondensatori grazie alle spugne di grafene
(Rinnovabili.it) – È ancora una volta il grafene ad arrivare in soccorso della ricerca sullo stoccaggio energetico. Questo, infatti, il materiale d’elezione con cui un gruppo di ricercatori ha migliorato le prestazioni dei supercondensatori (o supercapacitor). I supercondensatori sono accumulatori elettrici che, a differenza di quelli elettrochimici, possono essere caricati o scaricati quasi istantaneamente, garantendo un’elevata potenza specifica. Inoltre hanno una vita decisamente più elevata rispetto le batterie, superando facilmente i 10mila cicli di carica e scarica. Di contro possono immagazzinare molta meno energia a parità di volume: una caratteristica che, finora, gli ha precluso qualsiasi applicazione nel campo dell’e-mobility.
Tra i tentativi per superare questo nodo tecnico, c’è anche quello messo in campo dalla Tohoku University, in Giappone. Qui gli scienziati hanno creato nuovi materiali per i supercondensatori con una tensione e una stabilità superiori a quelle registrate fino a ieri.
“È molto complicato trovare materiali che possano funzionare ad alta tensione e rimanere stabili in condizioni difficili”, spiega Hirotomo Nishihara, scienziato dei materiali presso l’ateneo giapponese e co-autore della ricerca pubblicata su Energy and Environmental Science. Normalmente gli elettrodi dei condensatori sono costituiti da carbone attivo: ha una struttura altamente porosa ed elevata area specifica ma offre una bassa tensione. Ciò significa che un numero elevato di celle – i mattoni che costituiscono i condensatori – deve essere accatastato insieme per ottenere la tensione richiesta. Fondamentalmente, il nuovo materiale ha una maggiore tensione per singola cella, riducendo pertanto il numero necessario e consentendo ai dispositivi di essere più compatti.
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Il “sostituto” è un foglio costituito da una struttura tridimensionale continua di grafene mesospugno, un materiale a base di carbonio contenente pori su scala nanometrica. I test di laboratori hanno mostrato che il materiale possiede un’eccellente stabilità a temperature intorno ai 60 °C e una tensione di 3,5 volt in un elettrolita organico convenzionale. A temperature più basse (25 °C) offre una tensione di funzionamento a 4,4 V e una densità di energia fino a 2,7 volte superiore rispetto ai carboni attivi convenzionali e altri materiali a base di grafene. “Questo è un record mondiale per la stabilità di tensione dei materiali in carbonio in un supercondensatore simmetrico”, afferma Nishihara.
La scoperta apre la strada allo sviluppo di supercapacitor ad alta tensione altamente resistenti che potrebbero essere utilizzati per diverse applicazioni, comprese il veicoli.
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