Supercondensatori in carbonio-cemento per l’accumulo di energia
Un team di ricerca del MIT di Boston ha messo a punto un sistema per addizionare il cemento con acqua e nerofumo per farlo divenire un supercondensatore capace di immagazzinare energia.
Sono sufficienti acqua e un pizzico di nerofumo per trasformare le fondamenta di casa in un supercondensatore capace di alimentare un’abitazione di medie dimensioni o il sistema di ricarica rapida di un’auto elettrica. O ancora per rendere una strada in grado di trasferire energia a un veicolo elettrico che la percorre.
In uno studio pubblicato su PNAS i ricercatori hanno dimostrato come sia possibile utilizzare il modo in cui acqua e cemento interagiscono per ottenere un sistema di stoccaggio di energia ad alta prestazione. Nel momento in cui acqua e cemento si uniscono, la prima si distribuisce in un reticolo di canali di piccole dimensioni che persistono anche una volta che il secondo si è indurito.
La particolarità che consente di utilizzare tale sistema per ottenere un supercondensatore è costituita dal modo in cui si distribuiscono questi canali, con la struttura frattale che l’acqua va a creare. Da rami più grandi si dipartono rami più piccoli. In altri termini, l’acqua si distribuisce su una superficie molto vasta. Addizionata con nerofumo, un materiale altamente conduttivo, ciò che si ottiene è una metà del supercondensatore.
Basta prendere due superfici come quella descritta, immergerle in un materiale elettrolitico come il cloruro di potassio, in grado di caricare gli atomi di carbonio del nerofumo, e separarle con uno strato isolante per conseguire le due piastre di un supercondensatore.
I supercondensatori stanno gradualmente cercando di crearsi un proprio spazio nel mercato dell’accumulo, sia nell’elettronica di consumo che nella mobilità elettrica, con l’obiettivo di sostituire o integrare le batterie elettrochimiche. Come sarà noto mentre le batterie accumulano grandi quantità di carica per unità di volume, i supercondensatori forniscono rapidamente una grande quantità di corrente elettrica e la conservano più a lungo.
Una delle strade su cui si sta concentrando la ricerca è la creazione di micro supercondensatori con grande capacità di accumulo. Mentre il sistema messo a punto al MIT, al contrario, non necessita di essere piccolo. Secondo i ricercatori, un blocco di 45 m3 di cemento drogato con nerofumo può immagazzinare circa 10 kWh di elettricità. Va comunque rilevato che proprio l’integrazione del supercondensatore in un elemento strutturale, come le fondamenta di un’abitazione, limita la densità di energia di cui si può disporre. Il nerofumo infatti tende a indebolire le prestazioni del cemento.
Cos’è il nerofumo?
Il nerofumo, noto anche come carbon black, è una forma di carbonio particellare che si ottiene dalla combustione incompleta di idrocarburi. È un materiale molto usato in vari settori industriali, tra cui la produzione di pneumatici, inchiostri e vernici, grazie alle sue proprietà di resistenza e conducibilità.
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