Secondo uno studio di un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), due dei materiali più onnipresenti nell’umanità, il cemento e il nerofumo, possono costituire la base per un nuovo sistema di stoccaggio di energia a basso costo.
I condensatori sono dispositivi molto semplici in grado di immagazzinare energia elettrica per poi restituirla quando necessario, al pari di una batteria. Un supercondensatore non è altro che un condensatore in grado di accumulare una quantità di energia eccezionalmente grande rispetto ai condensatori tradizionali.
Un gruppo di ricercatori del MIT ha scoperto che due materiali da sempre impiegati dall’umanità, il cemento e il nerofumo, possono essere combinati con l’acqua per creare un supercondensatore.
La chiave per questo nuovo supercondensatore deriva da un metodo di produzione di un materiale a base di cemento. I ricercatori hanno immesso del nerofumo - che è altamente conduttivo – in una miscela di polvere di cemento e acqua, e hanno lasciato indurire il tutto. Il materiale ottenuto è stato poi immerso in un materiale elettrolitico standard, come il cloruro di potassio, una sorta di sale. Con il nuovo materiale ottenuto, hanno realizzato degli ‘elettrodi’ che sono stati separati con uno spazio sottile o con uno strato isolante. Il risultato è stato un supercondensatore molto potente.
Secondo il team di ricercatori, i supercondensatori realizzati con questo materiale hanno un grande potenziale per favorire la transizione del mondo verso le energie rinnovabili. Le batterie esistenti sono troppo costose perché si basano principalmente su materiali come il litio, la cui fornitura è limitata, mentre la loro tecnologia è estremamente promettente, perché il cemento è onnipresente.
I ricercatori del MIT affermano che il loro supercondensatore potrebbe eventualmente essere incorporato nelle fondamenta di calcestruzzo di una casa, dove potrebbe immagazzinare l’energia necessaria per un’intera giornata aggiungendo poco (o niente) al costo delle fondamenta, e fornendo comunque la necessaria resistenza strutturale. Infatti, il team ha scoperto che la capacità di immagazzinamento dell’energia è una funzione diretta del volume degli elettrodi (il sistema è dunque scalabile). In particolare, hanno calcolato che un blocco di calcestruzzo drogato con nanocarbonio nero di 45 metri cubi di dimensione ha una capacità sufficiente per immagazzinare circa 10 kilowattora di energia, che è considerato il consumo medio giornaliero di elettricità di una famiglia. Poiché il calcestruzzo manterrebbe la sua resistenza, una casa con fondamenta realizzate con questo materiale potrebbe immagazzinare l’energia prodotta da pannelli solari o impianti eolici e consentirne l’utilizzo ogni volta che è necessario.
Il team afferma, inoltre, che il loro supercondensatore può essere caricato e scaricato molto più rapidamente delle batterie.
Hanno scoperto, poi, che esiste una relazione tra la capacità di stoccaggio del materiale e la sua resistenza strutturale. Aggiungendo più nerofumo, il supercondensatore risultante può immagazzinare più energia, ma il calcestruzzo è leggermente più debole. Questo comporta che supercondensatori con elevata capacità di accumulo devono essere impiegati laddove il calcestruzzo non svolge un ruolo strutturale ovvero dove non è richiesto il pieno potenziale di resistenza del calcestruzzo. Per applicazioni come fondamenta di edifici o elementi strutturali della base di una turbina eolica, hanno scoperto che il “punto ottimale” è circa il 10% di nerofumo nella miscela.
I ricercatori del MIT ritengono che un’altra potenziale applicazione per i supercondensatori carbonio-cemento è la costruzione di strade in calcestruzzo. Infatti, i loro supercondensatori potrebbero immagazzinare l’energia prodotta dai pannelli solari lungo la strada per poi fornirla ai veicoli elettrici che viaggiano lungo la strada utilizzando lo stesso tipo di tecnologia utilizzata per i telefoni ricaricabili in modalità wireless.
Il team di ricercatori ipotizza che gli usi iniziali della loro tecnologia potrebbero riguardare case o edifici isolati o rifugi lontani dalla rete elettrica.
Infine, gli scienziati sostengono che la loro tecnologia, oltre alla capacità di immagazzinare energia, può essere utilizzata come sistema di riscaldamento, semplicemente applicando elettricità al calcestruzzo rivestito di carbonio.
La descrizione di questa tecnologia semplice ma innovativa è riportata sulla rivista PNAS.
fonte: Massachusetts Institute of Technology