Il gruppo di ricerca guidato dal chimico Joseph Perry ha realizzato un nuovo materiale dielettrico in grado di dotare i condensatori di alta densità di energia e di potenza
(Rinnovabili.it) – Nuovi materiali si fanno avanti nel settore dei condensatori, promettendo un roseo futuro nell’energy storage. La capacità di immagazzinare energia ha reso questi componenti elettrici dei potenziali rivali nei confronti delle batterie: i primi infatti risultano più veloci nel fornire energia, ma hanno una bassa densità di energia, ovvero non possono immagazzinare grosse quantità di energia. L’esatto opposto delle batterie, che possono accumulare energia ma non possono caricarsi e scaricarsi rapidamente. Una differenza importante che, nelle applicazioni pratiche, ha avvantaggiato questa seconda soluzione rispetto ai condensatori.
Qualcosa ora potrebbe cambiare grazie al lavoro svolto dalla Scuola di Chimica e Biochimica presso il Georgia Institute of Technology. Il gruppo di ricerca, guidato da Joseph Perry, ha realizzato un nuovo materiale dielettrico in grado di dotare i condensatori di alta densità energetica e alta densità di potenza. Il nuovo materiale è costituito da una pellicola sottile di silice sol-gel (contenente gruppi polari legati agli atomi di silicio) a cui si deve la capacità di energy storage, e un monostrato di un comune acido grasso su scala nanometrica che funge da isolante. Anche se entrambi i componenti sono conosciuti da tempo, spiega Perry, “per quanto ne sappiamo, questa è la prima volta che questi due tipi di materiali sono stati combinati in dispositivi di stoccaggio ad alta densità di energia”. “È un materiale ibrido a doppio strato che prende il meglio di entrambi i componenti per migliorare l’estrazione di energia”, ha aggiunto lo scienziato.
Nelle prime strutture realizzate, i ricercatori hanno dimostrato una densità massima di energia estraibile di 40 joule per centimetro cubo e una densità di potenza di 520 W per centimetro cubico. La performance supera quella dei condensatori elettrolitici convenzionali e delle batterie a film sottile agli ioni di litio, anche se è ancora ben lontana dai dispositivi al litio comunemente utilizzati in elettronica. Se il nuovo capacitor potesse essere scalato dai campioni di laboratorio a dispositivi reali, potrebbe risultare la soluzione vincente per applicazioni a propulsione elettromagnetica, come i veicoli elettrici o i defibrillatori. La ricerca, sostenuta dall’Office of Naval Research, è stata pubblicata proprio in questi giorni sulla rivista scientifica Advanced Energy Materials.
