Batterie del futuro: possibili i condensatori quantistici?

Batterie del futuro: possibili i condensatori quantistici?

Uno studio di un fisico dell'università dell'Illinois suggerisce la produzione di condensatori su scala nanoscopica per incrementare lo stoccaggio di energia

di pubblicata il , alle 09:11 nel canale Portatili
 

Un fisico dell'University of Illinois ha illustrato un particolare progetto relativo ad una "batteria quantistica digitale" che, qualora le idee su carta dovessero concretizzarsi e trovare conferma empirica, permetterebbe di far compiere un drastico passo avanti nelle capacità di stoccaggio dell'energia.

Il progetto, attualmente fermo allo stadio concettuale, prevede un array di miliardi di condensatori (si parla di "nano vacuum tubes") nanoscopici che, grazie agli effetti della meccanica quantistica, sarebbe in grado di conservare elevate quantità di energia.

I condensatori tradizionali sono costituiti da due piastre di conduttori tra i quali viene interposto una pellicola di materiale isolante. Applicando una differenza di potenziale alle due piastre si viene a creare un campo elettrico e sulla superficie delle piastre viene conservata la carica. La quantità di carica immagazzinabile dipende dalle caratteristiche del condensatore, il problema principale sta nel fatto che una volta superata la quantità massima di carica, tra i due elettrodi si innesca un arco voltaico che scarica immediatamente il condensatore.

Se tuttavia i condensatori fossero realizzati come array di dimensioni nanoscopiche, dove gli elettrodi non disterebbero tra loro più di 10 nanometri, gli effetti quantistici dovrebbero poter impedire l'innesco dell'arco voltaico. Trattandosi di un progetto concettuale il condizionale è d'obbligo, ma questo comportamento non è completamente nuovo ai ricercatori, i quali da anni riconoscono che i condensatori nanoscopici sono capaci di inusuali campi elettrici, suggerendo così che le ridotte dimensioni potessero concorrere in qualche maniera ad impedire la perdita dell'energia.

E' Alfred Huble, il fisico dell'University of Illinois che sta studiando il progetto, ad andare oltre: "Non hanno realizzato che un elevato campo elettrico vuol dire elevata densità di energia e che può essere impiegato per conservare energia che può superare di gran lunga ciò che abbiamo oggi". Secondo Hubler un dispositivo basato su questi principi sarebbe in grado di mostrare una densità di potenza (ovvero la velocità di carica/scarica del condensatore) più elevata di ordini di magnitudo rispetto a quanto possibile con le tecnolgie attuali e densità di energia da due a dieci volte superiore rispetto a quanto possibile con le migliori tecnologie esistenti per la realizzazione di batterie agli ioni di litio.

Un aspetto importante di questo progetto è che le eventuali batterie quantistiche potrebbero essere prodotte utilizzando le attuali tecnologie di litografia impiegate per la produzione di chip, mettendo mano a materiali economici ed atossici come ferro e tungsteno, da depositare al di sopra di un substrato di silicio. Huble ha dichiarato che potrebbe essere possibile realizzare un prototipo per test nel giro di un anno.

Sul progetto concettuale di Huble si è espresso Joel Schindall, professore di ingegneria elettrica al MIT. Schindall, come già abbiamo avuto modo di trattare in questa news del marzo 2006, sta lavorando ad un progetto per la costruzione di supercondensatori impiegando nanotecnologie. Se vogliamo una sorta di progetto "concorrente" a quello di Huble, pur basato su principi completamente differenti.

Schindall, che si dice "cautamente intrigato" dal progetto, esprime qualche perplessità: innanzitutto non è ancora possibile sapere se i materiali nanofabbricati si danneggeranno una volta carichi di energia ed in secondo luogo bisogna capire se i presupposti cui si parte sono corretti o se vi sono altri fenomeni che non sono stati indagati e che potrebbero comunque influire nel progetto concettuale di Huble.

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23 Commenti
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AndreunO28 Dicembre 2009, 10:18 #1
Parole parole paroleeeee...Parole parole paroleeeeee....parole soltanto parole parole d'amoooooooorrrr.......... -.-
Spectrum7glr28 Dicembre 2009, 10:35 #2
bè qui è fantascienza però nella realtà una qualche applicazioni pratica dei (volgarmente chiamati) supercondensatori esiste...si tratta di una torcia elettrica in grado di caricarsi in 90 secondi ( 1), rimanere in funzione quasi 24 ore con una sola carica e di tenedere oltre 50000 (50 mila!) cicli di carica/scarica...ok costa quasi 200€ ma in 137 anni di utilizzo teorico continuativo (1 carica al giorno da 90 secondi per 137 anni) direi che ti sei rifatto sul costo delle batterie (anche quelle ricarcabili che nel frattempo avrestio dovuto sostituire 50 volte)
AndreunO28 Dicembre 2009, 11:02 #3
E pensi che le case produttrici ti vendano 1 supercondensatore per non rivenderti mai piu nulla fino a che tiri le cuoia? mi sembra un pu difficile
Perseverance28 Dicembre 2009, 11:23 #4
A scuola non ci hanno mai detto degli archi elettrici nei condensatori una volta che traboccava la carica! Quando si provava con la 220V raddrizzata dopo qualche secondo semplicemente esplodevano, non ricordo fenomeni di archi elettrici o scintille.
imayoda28 Dicembre 2009, 11:24 #5
Arriverà prima o poi un nuovo modo di intendere il consumo
IlVice..28 Dicembre 2009, 12:11 #6
@ Perseverance

La quantità di cariche che puoi immagazzinare in un condensatore dipendono solo dalla sua struttura fisica. Per inserirne di più l'unico modo è aumentare la tensione di carica. Se oltrepassi la rigidità dielettrica dell'isolante si innesca un arco elettrico che lo perfora. Inoltre l'elevato calore prodotto dall'arco vaporizza il dielettrico (soprattutto se liquido come nei condensatori elettrolitici) ed il grande aumento di volume causa l'esplosione del condensatore. La scarica però resta non visibile siccome avviene all'interno.
In realtà la questione è un po' più complessa, ma il succo è questo.
Chelidon28 Dicembre 2009, 12:19 #7
Originariamente inviato da: Perseverance
dopo qualche secondo semplicemente esplodevano, non ricordo fenomeni di archi elettrici o scintille.

Perché come l'han detta loro la fan sembrare chissà che.. Ma il risultato finale è quello: la scarica si fa strada bruciando l'isolante e consuma le armature stesse e a quel punto non ti resta che buttarlo!
Spectrum7glr28 Dicembre 2009, 12:34 #8
Originariamente inviato da: AndreunO
E pensi che le case produttrici ti vendano 1 supercondensatore per non rivenderti mai piu nulla fino a che tiri le cuoia? mi sembra un pu difficile


bè, io non compro batterie per collezionarle...compro COSE che necessitano di batterie. Per il produttore delle COSE stringere accordi con chi produce batterie oppure farlo con chi gli vende ultracapacitors non è molto differente...io magari smetterò di comprare batterie ma continuerò a comprare le COSE che contengono ultracapacitors . Tu no?
phiohouu28 Dicembre 2009, 12:46 #9

EEStor

Interessante (se vero) anche questo:
http://www.ecogeek.org/component/se...ll&limit=20
marchigiano28 Dicembre 2009, 13:44 #10
Originariamente inviato da: Spectrum7glr
bè qui è fantascienza però nella realtà una qualche applicazioni pratica dei (volgarmente chiamati) supercondensatori esiste...si tratta di una torcia elettrica in grado di caricarsi in 90 secondi ( 1), rimanere in funzione quasi 24 ore con una sola carica e di tenedere oltre 50000 (50 mila!) cicli di carica/scarica...ok costa quasi 200€ ma in 137 anni di utilizzo teorico continuativo (1 carica al giorno da 90 secondi per 137 anni) direi che ti sei rifatto sul costo delle batterie (anche quelle ricarcabili che nel frattempo avrestio dovuto sostituire 50 volte)


non ti sei rifatto di un bel niente, quei condensatori hanno la capacità di una stilo ni-mh da 2-3€ ma sono molto più grandi e quindi scomodi, poi voglio vedere quanti anni durano...

conviene fare una torcia con 4 stilo e autonomia quadrupla oppure una con una sola stilo e ti porti dietro le stilo di ricambio (che comunque si ricaricano anche in 20-30 minuti). e poi ci sono sempre le li-ion a carica normale e veloce

quindi i condensatori ancora non convengono

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