Batterie più efficienti e amiche dell’ambiente grazie al grafene

grafene schermi sottili

Energia, come immagazzinarne una grande quantità senza pesare sull’ambiente? Una nuova prospettiva è offerta da una nuova tecnica studiata dai ricercatori dell’University of California Los Angeles che grazie ad un comune laser per unità ottica DVD sono riusciti a rendere efficienti dei fogli fatti di grafene per realizzare dei condensatori.

La necessità di avere delle batterie dalla lunga carica che accumulino energia anche a lungo termine è ormai impellente, anche in prospettiva di uno sviluppo in senso green di alcuni settori chiave, come quello dei trasporti con le auto elettriche, o quello dell’energia attraverso le turbine eoliche. Finora le principali protagoniste sono state le batterie chimiche, ma un passo avanti è quello rappresentato dai super-condensatori, in grado di immagazzinare grandi quantità di energia in spazi ridotti.

In realtà i condensatori sono una tecnologia già nota, ma con le attuali migliorie si tenterà di diminuirne le dimensioni aumentandone al tempo stesso l’efficienza. Sappiamo infatti che per aumentare la capacità dei condensatori, occorre aumentare la superficie degli elettrodi. Ciò a sua volta permette di accumulare più carica, e una maggiore quantità di energia immagazzinata.

Il segreto sta nei condensatori elettrochimici (ECS), noti anche come supercapacitori o ultracondensatori, che a differenza dei normali dispositivi che si trovano nelle TV o nei computer hanno una più alta densità di energia. Per realizzarli, il team, guidato da Maher El-Kady ha utilizzato il laser per DVD, in grado, stando alle ricerche, di realizzare schermi grandi quanto un comune foglio di carta, ma fatti di grafene. Tale materiale è già noto per le eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche grazie alla sua struttura, un reticolo bidimensionale esagonale di carbonio, che garantisce una superficie effettiva eccezionalmente elevata.

Utilizzando uno standard di un’unità ottica DVD LightScribe, gli esperti di Los Angeles hanno così costruito degli elettrodi costituiti da una rete espansa di grafene. Il risultato è una sorta di rivestimento simile ad una pellicola di ossido di grafite, trattata col laser. I dispositivi realizzati con elettrodi di questo tipo presentano un’altissima densità di energia. Il condensatore risultante è sottile (meno di 100 micron).

Il nostro studio dimostra che il nostro nuovo modello di supercondensatore realizzato col grafene ha una carica maggiore delle batterie convenzionali, e può inoltre essere caricato e scaricato da cento a mille volte più velocemente“, ha detto Richard B. Kaner, professore di chimica dell’UCLA.

Stando ai risultati raggiunti dai ricercatori, gli elettrodi realizzati con la tecnica laser LightScribe hanno il vantaggio di avere la simultanea riduzione ed esfoliazione dell’ossido di grafite che garantisce una maggiore capacità di immagazzinamento della carica. “Noi attribuiamo le elevate prestazioni e la durata all’elevata flessibilità meccanica degli elettrodi insieme alla struttura di rete interpenetrante tra gli elettrodi e l’elettrolita in gel“, spiega Kaner.

La ricerca è stata pubblicata su Science.

Francesca Mancuso

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Giornalista pubblicista specializzata in Editoria, Comunicazione Multimediale e Giornalismo. Nel 2011 ha vinto il Premio Caro Direttore e nel 2013 ha vinto il premio Giornalisti nell’Erba grazie all’intervista a Luca Parmitano.
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