Un’équipe di scienziati del MIT ha messo a punto un film polimerico capace di generare energia elettrica sfruttando il vapore acqueo, una fonte rinnovabile e ampiamente disponibile. L’innovativo materiale si compone di due polimeri, sistemati a incastro: il polipirrolo, rigido ma flessibile, che fornisce il supporto strutturale al dispositivo e il poliolo-borato, un gel morbido che si gonfia quando assorbe acqua.

Il film polimerico funziona come una sorta di muscolo: è infatti in grado di cambiare forma grazie all’assorbimento di piccole quantità di vapore acqueo, arricciandosi ripetutamente.  Sfruttando questo movimento continuo, è possibile produrre piccole quantità di energia elettrica sufficienti ad alimentare la batteria di dispositivi biomedici e di altri nanosensori utilizzati per le rilevazioni.

In passato il polipirrolo era stato già impiegato come materia prima di film in grado di reagire all’acqua ma da solo non aveva garantito risultati incoraggianti. Integrando i due diversi tipi di polimeri, invece, i ricercatori sono stati in grado di generare uno spostamento molto più grande e una forza maggiore. La pellicola, spessa 20 micrometri, ricava energia dal gradiente dell’acqua tra un ambiente secco e uno molto umido. Quando il film si trova su una superficie che contiene anche una piccola quantità di umidità, lo strato inferiore assorbe l’acqua evaporata, costringendo il film ad arricciarsi lontano dalla superficie. Quando la parte inferiore del film viene a contatto con l’aria, rilascia rapidamente l’umidità assorbita e si arriccia nuovamente, con una sorta di capriola in avanti. Dal momento che questo movimento viene ripetuto di continuo, l’energia chimica del gradiente dell’acqua si trasforma in energia meccanica.

L’energia meccanica generata dal materiale può essere convertita in energia elettrica associando al film polimerico un materiale piezoelettrico, in grado di trasformare lo stress meccanico in una carica elettrica. Un dispositivo simile può generare una potenza media di 5,6 nanowatt. Come ha sottolineato Mingming Ma, prima firma dello studio sul film polimerico, pubblicato sulla rivista Science:

Quando i sensori sono alimentati da una batteria, è necessario sostituirla periodicamente. Se si dispone di questo materiale invece è possibile ricavare energia dall’ambiente circostante, in modo da non doverla sostituire molto spesso.

Gli scienziati sono convinti che questo nuovo materiale abbia delle potenzialità enormi e possa essere di grande aiuto per ottenere una maggiore efficienza nel processo di conversione dell’energia meccanica in energia elettrica. In futuro per il film polimerico si prospettano applicazioni più ampie, ad esempio sui vestiti, sfruttando l’evaporazione del sudore per generare energia mentre si corre, o addirittura su laghi e fiumi per produrre energia su larga scala.

Fonte:  MIT

15 gennaio 2013
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