Un nuovo materiale basato sul carbonio, poroso e tridimensionale, potrebbe essere l'ultima novità in fatto di stoccaggio efficiente dell'energia in batterie non solo per l'elettronica di consumo, ma anche per le automobili.
Secondo i ricercatori dell'Università del Texas, più precisamente della Cockrell School of Engineering di Austin, questo materiale ha il potenziale per migliorare i supercondensatori in modo tale che possano offrire molta più carica. Questa caratteristica potrebbe aprire le porte a usi finora non previsti per questo tipo di soluzione.
I supercondensatori sono conosciuti per essere dei veri sprinter, poiché sono in grado di offrire energia molto più rapidamente e frequentemente delle batterie. La differenza sostanziale è che riescono a trattenere poca carica elettrica, mentre le batterie la rilasciano più lentamente e in modo costante.
"Abbiamo sintetizzato una nuova soluzione al carbonio che agisce come una spugna, dotata di un'area che raggiunge fino a 3100 metri quadrati per grammo (due grammi coprono un'area equivalente a quella di un campo di football). Inoltre è dotata di maggiore una conduttività elettrica e, quando sarà ulteriormente ottimizzata, sarà superba anche in fatto per la gestione termica", ha dichiarato il professore di scienza dei materiali e ingegneria meccanica Rodney S. Ruoff. "Il processo usato per rendere il carbonio poroso è scalabile a livelli industriali".
"Dopo aver compreso che avevamo un nuovo carbonio dotato di una struttura innovativa che mostrava prestazioni superbe come un elettrodo, sapevamo che questa direzione della ricerca - creare materiali che consistono di una rete porosa tridimensionale continua, con barriere spesse un singolo atomo - ci avrebbe probabilmente portato ad avere un ottimo materiale per costituire un elettrodo per supercondensatori".
Meryl Stoller, il Dr. Yanwu Zhu e il Dr. Rodney Ruoff davanti a un modello a tre dimensioni del nuovo materiale al carbonio che hanno creato.
Secondo Eric Stach del Dipartimento Energia del Brookhaven National Laboratory, la migliore capacità di archiviazione, insieme alle caratteristiche del supercondensatore di scaricarsi rapidamente e offrire un lungo ciclo di vita, rende questa nuova forma di carbonio "particolarmente interessante per incontrare la necessità di stoccare energia elettrica quando si ha bisogno di un rilascio rapido, per esempio nei veicoli elettrici o per controllare la disponibilità dell'energia da fonti intermittenti come quella eolica e solare".
Il processo usato dai ricercatori per sintetizzare il materiale al carbonio ha richiesto l'uso di microonde per sfogliare l'ossido di grafite, seguito da un trattamento con idrossido di potassio che ha consentito di creare un carbonio pieno di piccoli buchi - essenzialmente una spugna che, se combinata con un elettrolita, può immagazzinare un'elevatissima carica elettrica.
Un team del Brookhaven National Laboratory di New York ha poi analizzato la struttura atomica del materiale avvalendosi di microscopi elettronici ad altissima risoluzione. Quanto osservato ha confermato le ipotesi del professor Ruoff: il carbonio ottenuto è un nuovo materiale tridimensionale con barriere spesse un singolo atomo altamente curvate che formano piccoli pori.
L'ufficio brevetti dell'Università del Texas ha depositato il brevetto a nome degli inventori. Al momento non ci sono dati precisi sulle prestazioni del materiale, ma i ricercatori sembrano davvero ottimisti e procederanno a test approfonditi.
Non resta quindi che attendere ulteriori novità , sperando che alla fine tutta questa ricerca porti benefici anche a un settore come quello dei computer che sta convergendo sempre più sul mobile, sia con i portatili che con i tablet, e che quindi richiede batterie più efficienti per raggiungere autonomie molto elevate.