Lo sviluppo di sistemi di accumulo più capaci ed efficienti è fondamentale per sostenere una transizione energetica verso le fonti rinnovabili. L’elettricità generata dal solare e dell’eolico non consumata immediatamente deve essere infatti immagazzinata per evitare di sprecare il surplus prodotto nelle giornate più soleggiate e ventose.

I sistemi di accumulo sono inoltre cruciali nell’espansione del mercato delle auto elettriche. Per ottenere batterie e condensatori più potenti i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory stanno cercando di identificare i cambiamenti strutturali che avvengono all’interno degli elettrodi nel corso del processo di polarizzazione dell’interfaccia elettrodo-elettrolita.

La polarizzazione è un fenomeno che provoca la formazione di un campo elettrico all’interno dei materiali, in particolare in quelli isolanti. Gli scienziati hanno scelto di esaminare i supercondensatori al grafene, una tecnologia con delle ottime potenzialità di sviluppo.

I condensatori al grafene hanno infatti una buona stabilità chimica e rappresentano il modello ideale per studiare e comprendere i fenomeni interfacciali.

Per capire cosa avviene all’interno dei supercondensatori durante un ciclo di ricarica, i ricercatori hanno utilizzato un nuovo metodo per la spettroscopia di assorbimento di raggi X, nota come XAS (X-ray Absorption Spectroscopy). Nel processo fotoelettrico gli atomi assorbono i raggi X.

Grazie alla XAS è possibile misurare il coefficiente di assorbimento, valore che indica la capacità di un materiale di immagazzinare energia. Come ha illustrato Jonathan Lee, una delle firme dello studio:

La nostra nuova tecnica per la spettroscopia di assorbimento di raggi X ci ha permesso di scoprire i complessi cambiamenti indotti dal campo elettrico nella struttura degli elettroni quando gli elettrodi dei supercondensatori al grafene sono sottoposti a cicli completi di ricarica.

Osservare da vicino i legami che si vengono a formare tra gli elettroni permetterà agli scienziati di creare condensatori e batterie più efficienti e capaci, in grado di sopportare centinaia di cicli di ricarica e di accumulare energia più velocemente. I metodi di analisi messi a punto dai ricercatori potranno essere utilizzati anche per esplorare altre tecnologie per lo stoccaggio dell’energia.

5 marzo 2015
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