Veicoli elettrici - mobilità - tecnologie - ambiente - energia rinnovabile. L'esaurimento delle risorse e le conseguenti ripercussioni politiche ed economiche rendono necessario ridurre la dipendenza dall'importazione di prodotti petroliferi e spingere quindi verso lo sviluppo di fonti energetiche alternative. I veicoli elettrici possono utilizzare tecnologie e risorse nel modo più efficiente.


lunedì 29 novembre 2010

Innovazione rivoluzionaria: un supercondensatore basato sul grafene

Ricercatori degli Stati Uniti, lavorando con accademici cinesi, hanno realizzato una tipologia di supercondensatore, basato sul grafene, che ha una densità di energia paragonabile a quella delle batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4). La differenza tra il supercaps e la batteria LiFe risiede nella velocità di trasferimento di energia, rapidissima nel nuovo dispositivo, che può essere caricato o scaricato in pochi minuti o addirittura secondi, caratteristica comune a tutti i condensatori.


Bor Jang della società statunitense Nanotek Instruments dichiara che l'obiettivo prefisso è quello di produrre un supercondensatore che sia in grado di accumulare l'energia nella stessa quantità ponderale delle migliori batterie agli ioni di litio, ma che possa ancora essere ricaricato in meno di due minuti. Il target quindi è raggiungere una densità di energia di 150/200 Wh/kg.

Un supercapacitor è  conosciuto più propriamente come electric double-layer capacitor, un condensatore a doppio strato elettrico. Nel 2007, la più alta densità di energia raggiunta per la produzione è stata 30Wh/kg, vale a dire che si è raggiunta la densità di energia della batterie al piombo. Questo nuovo condensatore, basato sul grafene, vanta una densità di energia di 85,6 Wh/kg a temperatura ambiente, e 136 Wh/kg a 80 gradi Centigrati. Esso è realizzato con elettrodi di grafene combinati con di Super P (un nero di acetilene che agisce come un additivo conduttivo), avente un  peso del 5 per cento, e un  legante, il PTFE (polytetrafluoroethylene, conosciuto come teflon, quello delle pentole antiaderenti e degli snodi meccanici esenti da lubrificazione) con un peso del 10 per cento. Poi esiste un foglio di carbonio dello spessore di un atomo, il grafene che è un ottimo conduttore elettrico, oltre ad essere estremamente forte e flessibile.
L'interfaccia elettrodo-elettrolita è fatta di "Celguard-3501" e l'elettrolita è una sostanza chimica chiamata EMIMBF4 (tetrafluoroborato di 1-butil-3-metilimidazolio).

Da Physics World: The new device … has electrodes made of graphene mixed with 5wt per cent Super P (an acetylene black that acts as a conductive additive) and 10wt per cent PTFE binder. A sheet of carbon just one atom thick, graphene is a very good electrical conductor as well as being extremely strong and flexible.
The researchers coat the resulting slurry onto the surface of a current collector and assemble coin-sized capacitors in a glove box. The electrolyte-electrode interface is made of "Celguard-3501" and the electrolyte is a chemical called EMIMBF4.

La ricerca è pubblicata qui (ma non è accessibile a tutti).

Fonti: Physics World e varie altre, aggiunta di nostre note



Quali sono le implicazioni e le conseguenze e le ricadute pratiche adottando questa nuova tecnologia nei trasporti?

Lo vedremo in post programmato per i prossimo giorni.
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4 commenti:

Hainz ha detto...

Ottima notizia, speriamo che l'industria capisca l'utilità dei supercondensatori e che questi nuovi supercondensatori al grafene arrivino presto in commercio.
Personalmente ritengo molto valida l'applicazione di questi sistemi ai trasporti (auto, tram, camion) in quanto la loro applicazione permetterebbe di aiutare il motore endotermico negli spunti e nelle accelerazioni dove tale motore consuma moltissimo e inquina molto (un benzina Euro IV in piena accelerazione non ha una miscela stechiometrica, ciò implica che si sta inquinando e consumando decisamente molto). Inoltre con questi sistemi si riesce a recuperare molta più energia durante le frenate e non il 20-30% come succede con le batterie.
Mi spiace, inoltre, che la Formula 1 non adotti queste soluzioni sperimentali i cui investimenti sarebbero ampiamenti ripagati dal know-how che si acquisisce e dal suo travaso sulle auto di serie, infatti se pensiamo la concept F599 Hykers è stata realizzata velocemente proprio perché avevano sviluppato il Kers in F1. Purtroppo, invece, lo sviluppo delle F1 ha ricadute sempre più limitate avendo motori che girano a regimi astronomici.
Personalmente mi piacerebbe che la F1 avesse motori 3 litri V6 a 60° con alesaggio e corsa normali così da limitare il ricorso alla potenza tramite i giri (meno rumore) avendo ottime ricadute sul miglioramento della combustione e la libertà di studiare tutto ciò che è ibrido/elettrico così da vedere in futuro nuove soluzioni.

Anonimo ha detto...

...e non dimentichiamoci che esistono già start-up che cercano di sviluppare ultracondensatori basati su grafene http://www.grapheneenergy.net/

e nanotubi di carbonio
http://www.fastcapsystems.com/index.html

ques'ultima capeggiata da un italiano PhD al MIT (Riccardo Signorelli) e ben finanziata....

è una strada promettente, speriamo bene...

Anonimo ha detto...

OTtime notizie e belle considerazioni!

raimondo ha detto...

Qualche prof. di chimica può dare delucidazioni sulla sicurezza o pericolosità delle sosanze chimiche impiagate nei 'supercaps' in confronto alle normali batterie al piombo
Grazie
R