Grafene sfruttato anche nel settore automobilistico: nascono le batterie per auto elettriche
Le auto elettriche sono una delle grandi innovazioni del prossimo futuro in termini ambientali ed energetici. Le ricerche sono orientate verso mezzi di trasporto sempre meno inquinanti e alimentati da fonti rinnovabili. Lo svantaggio maggiore, legato a queste auto, risiede nella batteria, che risulta di poca durata e lenta e difficile nella ricarica, data che al scarsità di postazioni. Tuttavia i ricercatori, in primis coreani, stanno lavorando affinché si affini una tecnologia che permetta di avere auto elettriche sempre più efficienti. È infatti il Gwangju Institute of Science and Technology della Corea del Sud a imporsi nella sperimentazione di batterie basate su un nuovissimo materiale : il grafene. Ricavato dalla grafite, vale a dire dal carbonio, ha la resistenza meccanica del diamante e la flessibilità della plastica. Sembra che i fogli di grafene siano più leggeri, sottili e abbiano lo spessore di un atomo. Rappresentano un ottimo conduttore di elettricità e di calore e producono come scarto solo acqua.
(L'auto elettrica è il messo di trasporto del prossimo futuro - credit foto: Robert Linder/Rgbstock)
Questo materiale è stato scoperto da due fisici russi del 2004, Andrej Gejm e Konstantin Novoselov dell'Università di Manchester. Dopo i problemi riscontrati nell'applicabilità, i due fisici sono riusciti a costruire il cosiddetto grafene a doppio, più resistente e flessibile. Queste scoperte sono valse il Premio Nobel nel 2010.
Attualmente è anche applicato nel campo delle batterie elettriche divenute importantissime in questo secolo, specie nell'ambito automobilistico, il quale potrebbe trovare grande giovamento dallo sfruttamento delle sue potenzialità.
(Grazie al grafene vi saranno prodotti sempre più "eco-friendly" - credit foto: The Volt Report)
Le batterie più efficienti sono al momento quelle agli ioni di litio, ma gli ingegneri stanno studiando affinché si riesca a creare supercondensatori capaci di ricaricarsi velocemente. Se gli ioni di litio hanno più durata ma impiegano maggior tempo per ricaricarsi, i supercondensatori si ricaricano velocemente ma si scaricano con facilità. Al contrario, il grafene sembra riunire i pregi di entrambi. Riesce ad equiparare gli ioni di litio in quanto capacità di energia immagazzinata, ma si scarica lentamente e si ricarica rapidamente.
I ricercatori coreani si sono indirizzati verso una forma di grafene che sia altamente porosa e che abbia un'enorme superficie interna. Attraverso una particolare lavorazione mediante idrazina, le particelle di ossido di grafene vengono ridotte sino a formare una polvere (la polvere di grafene), che viene confezionata, essiccata a 140 gradi e messa sotto pressione (300 kg per centimetro) per cinque ore. Da questo procedimento si ricava un prodotto che garantisce una densità maggiore di 64 kwh per chilo e una densità corrente di 5 A per grammo.
(La Struttura esagonale lo rende un ottimo lubrificante-Credit foto: Argonne National Laboratory/Flickr)
Impiegare il grafene nella batteria di un'auto elettrica significa avere le stesse caratteristiche di una batteria agli ioni di litio, ma con il vantaggio di potersi ricaricare in fretta. Si parla addirittura di 16 secondi contro le ore delle batterie attuali. Altra straordinaria scoperta di questo materiale è la capacità di preservarsi nel tempo. I ricercatori, infatti, hanno visto che nonostante il prodotto sia stato scaricato e caricato migliaia di volte, la sua efficienza è rimasta pressoché costante.
(L'Italia realizzerà le pile al grafene - Credit foto: Wired)
La Corea del Sud non è l'unico Paese ad aver puntato sulla batteria al grafene. Anche in Italia un team di ricercatori ne sta sviluppando una. Il progetto appartiene all' Istituto Italiano di Tecnologia di Genova ed il gruppo di ricerca è guidato da Vittorio Pellegrini e Bruno Scrosati, in collaborazione con il Cnr e la Sapienza di Roma. Il progetto è teso a creare una sostanza liquida, una sorta di inchiostro di grafene da spalmare sugli elettrodi delle batterie. Questo strato sottile consentirebbe si aumentare la capacità di carica di un quarto, un 25% di efficienza in più rispetto alla tradizione batteria al litio. Un veicolo elettrico vedrebbe quindi aumentata la sua autonomia con un significativo abbattimento dei tempi di ricarica. Grazie all'accordo stretto con l'azienda comasca Directa Plus, l'Istituto italiano può aumentare considerevolmente la produzione di grafene. Questo nuovo materiale sarà impiegato per realizzare le pile di diversi dispositivi, ma sarà sfruttato anche nel settore dei veicoli elettrici.
Fonti:
Green style
Corriere dello sport
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