Mini condensatore biodegradabile per un accumulo energetico senza rifiuti

Da una stampante 3D modificata e un inchiostro gelatinoso a base di cellulosa e carbonio nasce un capacitor per l’accumulo elettrico su piccola scala in gradiodi decomporsi in maniera naturale nell’ambiente senza rilasciare sostanze tossiche

condensatore biodegradabile
Credits: Gian Vaitl/ Empa

Un mini condensatore biodegradabile per l’IoT di domani

(Rinnovabili.it) – Il mercato dei piccoli dispositivi elettronici si sta preparando al boom. I microsistemi noti come MEMS (Micro Electro Mechanical System) sono elementi fondamentali per l’Internet of Things e rappresentano l’innovazione più dirompente della cosiddetta Industria 4.0. Ma l’aumento di domanda che attende molti di questi prodotti porterà con sé un’altra crescita esponenziale: quella delle fonti d’alimentazione. Per scongiurare un futuro fatto di cumuli di batterie e pile esauste, alcuni scienziati dell’istituto di ricerca svizzero Empa hanno realizzato un innovativo mini condensatore biodegradabile. Il gruppo, guidato da Xavier Aeby e Gustav Nyström, ha riadattato una comune stampate 3D alla produzione del suo speciale capacitor elettrolitico. Il segreto è nella ricetta degli inchiostri impiegati, un sapiente mix di materiali, atossici ma in grado di garantire buone prestazioni. 

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Il mini condensatore biodegradabile è costituito da un substrato flessibile, sul quale è depositato uno strato conduttivo, un elettrodo e un elettrolita. Una volta stampato, il dispositivo viene piegato su se stesso in maniera tale da posizionare l’elettrolita nel mezzo. “Il risultato è un miracolo ecologico”, scrive l’Empa. “Il mini condensatore può già immagazzinare elettricità per ore e alimentare un piccolo orologio digitale”. Inoltre può sopportare migliaia di cicli di carica e scarica e durare anni, anche a temperature di congelamento, resistendo a pressione e urti.

Ma soprattutto, quando non più necessario, può essere raccolto tra i rifiuti organici o direttamente gettato in una compostiera. Dopo due mesi si sarà disintegrato lasciando dietro di sé solo poche particelle in carbonio. Il merito va alla ricetta elaborata dai ricercatori svizzeri. II substrato è composto da una miscela di nanofibre e nanocrisatalli di cellulosa mescolati al glicerolo; lo strato conduttivo è costituito da grafite, nerofumo e gommalacca; l’elettrodo è composto dagli stessi materiali del substrato, insieme a carbone attivo e grafite; infine, l’elettrolita è costituito da nanocristalli di cellulosa, glicerolo e sale da cucina.

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 Il mini condensatore biodegradabile potrebbe presto diventare un componente chiave per l’Internet delle cose. Secondo Nyström e Aeby “in futuro, tali prodotti potrebbero essere caricati velocemente, ad esempio utilizzando un campo elettromagnetico, e quindi fornire energia a sensori o un microtrasmettitori per ore”. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Materials (testo in inglese).

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