L’accumulo con nanoflili di carbonio batte le batterie al litio

I ricercatori dell’Università della Tecnologia del Queensland hanno studiato una nuova struttura del carbonio su scala nanoscopica che potrebbe essere utilizzata per lo stoccaggio di energia meccanica

nanofili di carbonio
Credits: Università della Tecnologia del Queensland

I nanofili di carbonio potrebbero accumulare 3 volte l’energia delle batterie Li-ion

(Rinnovabili.it) – Si chiamano carbon nanothread (nanofili di carbonio) o, più precisamente, diamond nanothread, dal momento che i legami interni sono simili a quelli del diamante. Si tratta di fili monodimensionali costituiti da carbonio e idrogeno, 20.000 volte più sottili di un capello umano. E per i ricercatori dell’Università della Tecnologia del Queensland, in Australia, sono un promettente strumento di accumulo energetico.

Il dottor Haifei Zhan, del Centro per la scienza dei materiali, e i suoi colleghi sono riusciti a modellare le capacità di stoccaggio e rilascio di energia meccanica di un fascio di diamond nanothread. La struttura progettata può immagazzinare energia quando attorcigliata su se stessa. “Come in una bobina compressa o un giocattolo a molla per bambini, l’energia può essere rilasciata allungando il fascio”, spiega il dott. Zhan. “Se riuscissi a creare un sistema per controllare la potenza fornita, otterresti una soluzione di energy storage più sicura e stabile per molte applicazioni”.

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Secondo il team, i nuovi nanofili in carbonio potrebbero dar vita ad un micro alimentatore utilizzabile per qualsiasi dispositivo su piccola scala, dai sistemi di rilevamento biomedico alla mini-robotica. “A differenza dello stoccaggio a base di sostanze chimiche come avviene nelle  batterie a ioni litio […] un sistema di accumulo meccanico comporterebbe un rischio molto più basso in confronto”, ha aggiunto lo scienziato. “Alle alte temperature le batterie possono esplodere, a quelle troppo basse non funzionare. I composti chimici possono anche fuoriuscire in caso di guasto, inquinando l’ambiente”.

I nanofili di carbonio e sistemi di accumulo meccanico in generale non presentano questi rischi; ciò li rende più adatti a potenziali applicazioni all’interno del corpo umano. “I fasci di diamond nanothread potrebbero essere trasformati in muscoli artificiali che rispondono ad eccitazioni elettriche, chimiche o luminose”, continua Zhan.

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“Ricerche precedenti hanno dimostrato che una tale struttura realizzata con nanotubi di carbonio potrebbe sollevare fino a 50.000 volte il suo peso. Lo scienziato e il suo team hanno modellato la struttura al computer per studiarne la densità energetica. Secondo i risultati, un ipotetico fascio di nanofili di carbonio potrebbe immagazzinare 1,76 MJ per chilogrammo; ossia, fino a tre volte la densità delle batterie al litio. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications (testo in inglese).

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