Le pile del futuro saranno inesauribili

Batterie tradizionali addio? Magari non oggi, ma in un futuro non troppo lontano potrebbe essere possibile dimenticarci delle care vecchie pile. Un gruppo di ricerca della Drexel University (Philadelphia, Usa) ha messo a punto un micro-ultracapacitore costituito da un sottile film di carbonio in grado di immagazzinare molta più energia rispetto ai materiali ultracapacitori oggi disponibili. Non si sono ancora raggiunti i livelli di una normale batteria, ma la vita di questi dispositivi è virtualmente illimitata e possono essere costruiti direttamente sulle superfici degli oggetti. Lo studio è stato pubblicato su Science.

Gli ultracapacitori sono batterie che possono essere ricaricate centinaia di migliaia di volte e in breve tempo. Ciò è possibile perché, per generare energia, non sfruttano reazioni chimiche destinate a esaurirsi. Tuttavia, al momento questo tipo di dispositivi riescono a immagazzinare quantità di energia molto limitate. Insufficienti, per esempio, ad alimentare un computer portatile.

Ora però, gli ingegneri statunitensi hanno trovato il modo di triplicarne l’efficienza grazie a un sistema simile a quello utlizzato per la realizzazione dei chip, brevettato dalla startup Y-Carbon. Tale sistema sfrutta la deposizione chimica da vapore. In pratica, i ricercatori hanno depositato un sottile film di carburo di titanio (ovvero un composto di carbonio e metallo) su una superficie di silicio. Successivamente hanno rimosso il titanio ottenendo uno strato poroso di carbonio. “A questo punto del processo, il film è una spugna molecolare dove ogni atomo di metallo ha lasciato un buco”, ha spiegato l’ingegnere a capo del progetto Yuri Gogotsi, che in questo modo è riuscito ad aumentare la superficie in cui la carica può essere accumulata.

Gli studiosi hanno poi completato l’opera ponendo due elettrodi metallici sulle superfici della lamina di silicio e aggiungendo un liquido elettrolita per trasportare le cariche fuori e dentro il dispositivo. Il miglior risultato sembra raggiunto quando il film è sottile 50 micrometri, quasi come un capello umano.

Secondo Gogotsi, teoricamente non c’è alcun limite alla dimensione di questo tipo di ultracapacitori. Una considerazione importante se si pensa al loro potenziale impiego nel settore delle energie rinnovabili, dove il problema maggiore è avere dispositivi che permettano di immagazzinare energia in modo veloce, efficiente e a lungo termine. I nuovi ultracapacitori possono infatti essere costruiti direttamente sulle celle fotovoltaiche, per conservare l’energia in eccesso accumulata durante il giorno. Anche il vantaggio per l’ambiente è in teoria enorme: si riducono notevolmente gli stock di batterie che necessitano di essere smaltite. (m.s.)

Riferimento: Science DOI: 10.1126/science.1184126