L'effetto triboelettrico per produrre energia dalle onde

Sulla rivista Angewandte Chemie è stata annunciata la realizzazione di un prototipo economico e semplice  che potrebbe essere utilizzato per produrre energia elettrica ed essere utilizzato come sensore di temperatura o rilevatore chimico, un nano generatore triboelettrico . Da Wikipedia: l'effetto triboelettrico  è un fenomeno elettrico che consiste nel trasferimento di cariche elettriche, e quindi nella generazione di una tensione, tra materiali diversi (di cui almeno uno isolante) quando vengono strofinati tra di loro. La parola che descrive il fenomeno deriva dal greco tribos, che significa appunto strofinio (da cui deriva anche tribologia: studio dei fenomeni di attrito, triboluminescenza: emissione luminosa di alcuni materiali per strofinio).
Questo tipo di effetto, triboelettrico, l'accumulo di una carica elettrica tra due materiali attraverso il contatto e la separazione,  lo ritroviamo nelle esperienze di tutti i giorni quando ci togliamo una camicia  o un maglione con quel classico crepitio con scintille visibili in una stanza buia.

Alcuni ricercatori americani del Georgia Institute of Technology di Atlanta (Georgia) puntano ora ad utilizzare le onde del mare per produrre energia attraverso l'uso di un contatto tra un nanoarray di plastica modellata e l'acqua a seguito dell'esperienza acquisita nell'avere già sviluppato un generatore triboelettrico basato su due solidi che producono energia sufficiente per caricare la batteria di un cellulare. L'effetto triboelettrico non è limitato a solidi, ma può verificarsi anche con liquidi avendo come unico requisito indispensabile quello di specifici livelli di energia elettronica di due sostanze che siano abbastanza vicine tra di loro. L'acqua ha bisogno solo il partner giusto rappresentato da un materiale plastico idoneo.
Come prototipo, i ricercatori hanno realizzato un serbatoio in plastica completamente isolato, il cui fondo e coperchio contengono una lamina di elettrodi  rame. Il sistema è efficace perché l'interno del coperchio è rivestito con uno strato di polidimetilsilossano (PDMS) modellato con piccole piramidi in scala nanometrica. Il serbatoio è riempito con acqua deionizzata. Quando il coperchio è abbassato tanto da permettere il contatto delle nano-piramidi PDMS con l'acqua, gruppi di atomi nel PDMS diventano ionizzati e caricati negativamente. Un corrispondente strato di carica positiva si forma sulla superficie dell'acqua. Le cariche elettriche vengono mantenute quando lo strato PDMS viene sollevato fuori dall'acqua. Questo produce una differenza di potenziale tra il PDMS e l'acqua. Il  PDMS, idrofobo, è stato scelto in modo da minimizzare la quantità di acqua che aderisce sulla superficie mentre le forme piramidali permettono all'acqua un pronto rientro. Il periodico sollevamento e abbassamento del coperchio, mentre gli elettrodi sono collegati ad un raddrizzatore e condensatore, produce una corrente continua che può essere utilizzato, in questo prototipo, per illuminare una matrice di 60 led. Nel test con acqua salata, il generatore ha prodotto una minore quantità di energia, ma potrebbe in linea di principio operare con acqua di mare. Si è anche notato che la corrente prodotta diminuisce significativamente all'aumentare della temperatura, il che potrebbe consentire al dispositivo di essere utilizzato come sensore di temperatura. La produzione si riduce quando l'etanolo viene aggiunto all'acqua, il che suggerisce il potenziale utilizzo del sistema come sensore chimico.
La cosa è complessa. Fa pensare che nella fase di studio in cui è attualmente abbia una efficienza ancora da definire, o meglio, sia in grado di produrre una quantità bassa di energia. Il prototipo ha una tensione di 52 V, una corrente di  2,45 mA m-2 con un picco di circa  0,13 W m-2. Attendiamo significativi progressi negli anni.

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