Fotovoltaico: sistemi di accumulo al grafene

Il grafene, un materiale isolato per la prima volta dalla University of Manchester nel 2004, ha la caratteristica di essere duro quanto un diamante e, allo stesso tempo, di essere considerevolmente sottile e leggero. A livello chimico, è inerte e molto flessibile e presenta la caratteristica di essere un ottimo conduttore. Insomma, questo "materiale delle meraviglie", sulla cui applicazione nel fotovoltaico si lavora ormai da tempo, si candida ora a componente ideale per le batterie dei sistemi di accumulo, che permettono di immagazzinare l'energia elettrica in eccesso prodotta da un impianto fotovoltaico e immetterla in rete all'occorrenza.

Il grafene è un materiale costituito da atomi di carbonio, particolarmente resistente ma anche molto flessibile

(Il grafene è un materiale costituito da atomi di carbonio, particolarmente resistente ma anche molto flessibile)

L'idea arriva direttamente dai suoi "scopritori", un team di ricercatori, proprio della University of Manchester, impegnati nel progetto "Electrochemical Energy Storage with Graphene-Enabled Materials". La ricerca (è bene dirlo immediatamente) è ancora ai primi passi, perché, per il momento, si tratta di verificarne la fattibilità. La domanda a cui rispondere per prima, infatti, riguarda la compatibilità del grafene con gli altri materiali impiegati nella costruzione dei sistemi di accumulo. La ricerca del team è partita, quindi, dagli ioni del litio (che fanno spesso da materiale anodico all'interno delle batterie) e dall'analisi della velocità di trasmissione degli elettroni attraverso le nuove e possibili batterie al grafene.

Al momento, il team di Manchester sta verificando la fattibilità dell'impiego del grafene nei sistemi di accumulo per fotovoltaico

(Al momento, il team di Manchester sta verificando la fattibilità dell'impiego del grafene nei sistemi di accumulo per fotovoltaico)

Una volta verificata la fattibilità, i ricercatori inglesi si troveranno, inoltre, a dover fare i conti con i costi, non proprio alla portata di tutte le tasche, del grafene, legati anche alle temperature di lavorazione (intorno ai 1400 gradi) e, infine, alla quantità di materiale da utilizzare. Ma una volta trovata una soluzione, si mirerà a estenderne l'uso dalle batterie ai supercondensatori. Questi particolari condensatori elettrici sono, infatti, in grado di accumulare quantità minori di energia, rispetto alle più piccole e diffuse batterie e sistemi di accumulo, ma con una durata e una potenza maggiori. Il mercato interesserebbe, allora, (a detta del professor Andrew Forsyth, fra i responsabili del progetto) quello delle auto elettriche, a cui, in unione con le batterie al grafene, potrebbe dare la spinta decisiva che si ricerca da tempo. Autonomia e durata della carica, infatti, potrebbero trarre dagli studi inglesi le caratteristiche necessarie a rendere queste auto effettivamente competitive sul mercato.

Il team di Manchester punta a estendere l'uso del grafene dai normali sistemi di accumulo ai supercondensatori

(Il team di Manchester punta a estendere l'uso del grafene dai normali sistemi di accumulo ai supercondensatori)

La University of Manchester non è, del resto, la prima ad aver intrapreso questa strada. Già nel 2011, ricercatori statunitensi della Nanotek Instruments e della Angstrom Materials avevano pubblicato sulla rivista scientifica Nano Letters i primi risultati di una ricerca che prevedeva l'utilizzo di elettrodi in grafene per migliorare i sistemi di accumulo energetico di veicoli elettrici, fonti di energia rinnovabili e applicazioni smart grid. Anche in questo caso, gli studi hanno riguardato l'interazione del grafene con gli ioni del litio, dimostrando che i primi sono in grado di catturare gli ioni di litio rapidamente e reversibilmente.

Il fatto che già i risultati americani siano stati così promettenti, rappresenta sicuramente una marcia in più anche per i nuovi studi della University of Manchester.

AutoreDott.ssa Morena Deriu

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