Finora, abbiamo familiarizzato con i pannelli solari per alimentare le nostre case in modo sostenibile, ma cosa succederebbe se una casa fosse alimentata dai suoi materiali? Ebbene, i ricercatori del MIT hanno scoperto che i supercondensatori hanno il potenziale per alimentare un'abitazione. Il professor Franz-Josef Ulm, a capo del progetto, mira a sviluppare soluzioni energetiche sostenibili e accessibili. Il progetto si concentra sull'utilizzo di materiali ampiamente disponibili come il cemento e il carbone.
In un futuro prossimo, le case potrebbero essere dotate di innovative colonne di cemento mescolate con carbone, che consentirebbero di immagazzinare comodamente l'elettricità e rilasciarla quando necessario per l'uso degli abitanti. I ricercatori del MIT hanno creato un supercondensatore che funziona come una batteria ma non si degrada con l'uso. È realizzato con materiali comuni e mira a immagazzinare energia rinnovabile in modo economico ed efficace.
I progettisti di supercondensatori in calcestruzzo stanno già immaginando applicazioni ancora più straordinarie per questa tecnologia . Tra queste, la ricarica di veicoli elettrici in movimento e la garanzia di un'alimentazione elettrica ininterrotta durante eventi meteorologici estremi.
Franz-Josef Ulm , responsabile del progetto e professore di ingegneria al MIT , ha dichiarato: "Queste sono un po' le frontiere in cui stiamo lavorando attualmente con questa tecnologia, e ora abbiamo dimostrato come sia scalabile. Questi due materiali, uniti, possono potenzialmente costituire una soluzione di accumulo di energia per tutti, ovunque."
lavoro
Un supercondensatore, a differenza di una batteria, immagazzina energia elettrica direttamente in un materiale conduttivo , come elettroliti o acqua salata, sulla superficie di un elettrodo.
Questo materiale conduttivo è separato da uno isolante, impedendo il libero flusso di elettroni, proprio come in un circuito . Di conseguenza, si verifica un accumulo, simile all'elettricità statica che si genera quando si strofina un palloncino.
Il professor Ulm spiega: "Qui si manifestano le meraviglie della chimica. Quando si mescola il cemento, che ama l'acqua, essendo idrofilo, con il nerofumo [carbone raffinato], che invece non ama l'acqua, il nerofumo prima si aggrega e poi la stessa acqua viene consumata nella reazione di idratazione" che forma il calcestruzzo solido.
"Come conseguenza di questo consumo, questi grumi si allentano e formano un filo volumetrico in tutto il materiale. Questo filo volumetrico è ovunque e, di conseguenza, possiamo immagazzinare un'enorme quantità di controcariche dalla soluzione salina su questo filo volumetrico", ha aggiunto il professor Ulm.
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Pro del calcestruzzo
Naturalmente, il calcestruzzo è poroso e ha pori attraverso i quali assorbe facilmente l'acqua salata. Secondo il Prof. Ulm, può farlo facilmente tramite il filo di carbonio che lo attraversa. Tra gli elettrodi a forma di disco sembra un Oreo, che può essere attaccato l'uno all'altro facilmente sotto forma di una pila.
Il calcestruzzo e il carbone sono materiali ampiamente reperibili in tutto il mondo. In particolare, il calcestruzzo è incredibilmente diffuso e consumato su vasta scala, secondo solo all'acqua. La versatilità del calcestruzzo è ulteriormente accresciuta dalla sua forma in polvere, che consente di personalizzare i progetti dei supercondensatori per adattarli a diverse applicazioni, come evidenziato dal Prof. Ulm.
Il professor Ulm ha spiegato che, mentre una batteria al litio media può essere caricata e scaricata solo da 300 a 500 volte , un supercondensatore può essere caricato e scaricato innumerevoli volte senza alcuna perdita di efficienza . Questo perché i supercondensatori non necessitano di convertire l'energia da una forma all'altra.
"Se tutti avessero uno di questi supercondensatori nelle fondamenta [o] nei sistemi di pareti, e fossero collegati alla rete [energetica], staremmo parlando di una vera rete intelligente, nel senso che coinvolge tutti. Ognuno contribuirebbe con il proprio edificio a realizzare la transizione energetica", ha affermato il Prof. Ulm.
Altre potenziali applicazioni
Dopo aver scoperto che i supercondensatori hanno il potenziale per alimentare una casa, Ulm e il suo team hanno grandi aspirazioni per i loro supercondensatori in cemento che vanno ben oltre il semplice stoccaggio di energia domestica. Mentre il numero di individui che abbracciano i veicoli elettrici continua a salire, le preoccupazioni sulle infrastrutture di ricarica e sul chilometraggio limitato tra le ricariche sono diventate sempre più evidenti.
Mentre il professor Ulm descrive i vantaggi dei supercondensatori, i ricercatori del MIT si stanno concentrando sullo sviluppo di una strada auto-ricaricabile che mira a ricaricare un veicolo elettrico tramite induzione elettromagnetica, sia da fermo che in movimento, proprio come si ricarica un iPhone senza cavo.
