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Nanotubi di carbonio e combustibile per produrre energia elettrica

Nanotubi di carbonio e combustibile per produrre energia elettrica

I ricercatori del MIT scoprono un particolare effetto fisico che potrebbe portare alla creazione di nuovi metodi per produrre corrente elettrica

di pubblicata il , alle 16:43 nel canale Sistemi
 

Un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology ha scoperto un fenomeno fisico mai osservato fino ad ora che può innescare la diffusione di potenti onde di energia attraverso nanotubi di carbonio. Il particolare effetto potrebbe essere opportunamente sfruttato per realizzare un nuovo medodo per produrre corrente elettrica.

Micheal Strano, Professore di Ingegneria chimica presso il MIT, cerca di illustrare in maniera intuitiva quale sia il principio base di questo particolare fenomeno fisico: alla stessa maniera in cui un ammasso di detriti galleggianti viene spinto lungo la superficie dell'acqua ad opera delle onde che attraversano l'oceano, accade che un'onda termica - cioè una pulsazione di calore in movimento - percorre un cavo microscopico (un nanotubo di carbonio) e "spinge" gli elettroni lungo di esso, dando luogo ad una corrente elettrica.

Elemento fondamentale che ha permesso di scoprire questo effetto, sono stati proprio i nanotubi di carbonio, che negli esperimenti sono stati ricoperti con uno strato di combustibile ad elevata reattività. Il combustibile viene infiammato ad una delle estremità del nanotubo mediante un laser o una scintilla ad alto voltaggio, andando ad innescare così un'onda termica che viaggia lungo il nanotubo stesso.

Il calore del combustibile scorre attraverso il nanotubo, muovendosi centinaia di volte più velocemente rispetto a quanto possibile nel combustibile stesso. Quando il calore ritorna verso lo strato di combustibile, si viene a creare un'onda termica che percorre il nanotubo. Il processo di riscaldamento generato da questa reazione di combustione spinge gli elettroni lungo il nanotubo, creando una corrente elettrica.

Strano spiega che le onde di combusione, esattamente come la pulsazione di calore che si propaga attraverso il nanotubo, "sono state studiate dal punto di vista matematico per più di 100 anni", ma in questo esperimento è stato dimostrato per la prima volta che queste onde possono essere guidate da un nanotubo o un nanocavo e generare una corrente elettrica lungo il cavo, un effetto mai previsto dagli studi.

In particolare Strano sottolinea come i risultati degli esperimenti iniziali abbiano mostrato valori sorprendenti per quanto riguarda il picco voltaggio registrata lungo il cavo. Il gruppo di ricerca spiega che il sistema, a parità di peso, è in grado di produrre una quantità di energia che è circa 100 volte superiore a quanto possibile con una batteria agli ioni di litio.

Nei materiali semiconduttori è già possibile la generazione di un potenziale elettrico quando viene riscaldato, a causa del Seebeck Effect, che nel carbonio è tuttavia di debole intensità. Strano commenta: "Accade qualcosa di differente in questo caso: lo abbiamo chiamato entrainment elettronico, poiché parte della corrente sembra variare proporzionalmente con la velocità dell'onda".

Trattandosi di una nuova scoperta è difficile prevedere quali potrebbero essere con esattezza le applicazioni e le implicazioni pratiche. Strano suggerisce che una possibile applicazione può essere la fabbricazione di dispositivi elettronici di dimensioni ridottissime come, ad esempio, dispositivi delle dimensioni di un chicco di riso: magari sensori ambientale che possono essere rilasciati come polvere nell'aria o un dispositivo di trattamento terapeutico che possa essere inoculato nel corpo.

A livello teorico tali i dispositivi possono mantenere la loro potenza finché utilizzati, a differenza delle batterie la cui carica si disperde gradualmente quando inutilizzate. Date le dimensioni, i nanotubi potrebbero inoltre essere organizzati in particolari strutture ad array al fine di fornire significative quantità di potenza ed energia per dispositivi di grosse dimensioni.

Lo sviluppo di questo sistema prevede ora due esigenze principali: innanzitutto incrementarne l'efficienza, poiché ora come ora molta potenza viene dissipata sottoforma di luce e di calore, in secondo luogo l'impiego di opportuni materiali che consentano al fronte dell'onda di calore di oscillare, in maniera tale che si possa produrre una corrente alternata, che aprirebbe la strada ad una varietà di possibilità ed impieghi.

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30 Commenti
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Igor-B10 Marzo 2010, 16:57 #1
Perdonate l'OT... ma il dott. Strano in inglese non è il Dott. STRANGE?

Sembra roba da fumetti marvel.
NIB9010 Marzo 2010, 17:06 #2
Non è che potreste mettere uno disegnino o qualcosa del genere che spieghi per bene come funziona questa roba?
Che una differenza di temperatura tra le estremità di un conduttore generi una differenza di potenziale era cosa nota (per la serie "lo sapevo pure io che in fisica ero una schiappa e che ho frequentato uno dei peggiori licei scientifici d'italia!" ma non capisco che cosa hanno introdotto di nuovo con questi nanotubi di carbonio!!!
imayoda10 Marzo 2010, 17:12 #3
semplice.. un modo come un altro per vaporizzare liquami nell'atmosfera
ezio10 Marzo 2010, 17:13 #4
Interessante, anche per eventuali applicazioni in ambito medico.
demon7710 Marzo 2010, 17:14 #5
in effetti ha un cognome un po' da fumetto!!

Ho capito il concetto ma faccio fatica ad immaginare che forma possa avere una applicazione reale di questa scoperta..
banaz10 Marzo 2010, 17:28 #6
in che senso forma???
corrente elettrica è generata come sappiamo dallo spostamento degli elettroni da un potenziale minore a uno maggiore...in questi nanotubi - formati da un foglio di grafene che si richiude in se stesso quindi che ha il 4° elettrone di valenza più "libero"(è in determinate situazioni sia semiconduttore sia conduttore il nanotubo) di legarsi con altri elementi - si è riuscito a controllare le onde di calore(e chissà come lo si è fatto, se questa scoperta porterà a ottimi risultati di guadagno dubito che vengano a dirlo subito il tutto :P)e a immetterle nei nanotube appunto permettendo uno spostamento di carica, ergo energia elettrica...

è come far girare le pale al vento, o le turbine o altro...il meccanismo è diverso e nuovo perchè delle nanotecnologie si deve inventare e scoprire ancora un miliardo di cose, ma il risultato bene o male è lo stess ...
contando che ormai del carbonio si pensava di sapere veramente tutto perchè studiato da decenni, e si viene a scoprire questa cosa, chissà prendendo altri elementi simili cosa si potrebbe fare...l'unico dettaglio è che si trova troppo in giro il caro C ed è maledettamente utile :P
travaricky10 Marzo 2010, 18:42 #7
Originariamente inviato da: imayoda
semplice.. un modo come un altro per vaporizzare liquami nell'atmosfera


lol
Io so solo quello che c'è scritto nella news e quello cosa che salta all'occhio e che lo diversifica è che stiamo parlando di nanotubi, leggi piccolo, molto piccolo. E non mi sembra un dettaglio.

Magari un domani faremo il pieno al cellulare XD

Comunque a voler essere pignoli, idroelettrico e eolico a parte, non mi risulta che ci siano soluzioni ecologiche: il solare funziona solo di giorno e quindi o lo attacchi alla rete elettrica e questo va bene solo finché non ce l'ha praticamente nessuno oppure usi le batterie e a quanto ne so, non sono esattamente biodegradabili.

Per i dispositivi portatili abbiamo solo le batterie (a ioni di litio o altri che non so) e innanzitutto sono (a quanto ne so) complicate da smaltire quando le buttiamo via e comunque l'elettricità che ci mettiamo dentro da dove arriva? Dalla rete elettrica e a livello mondiale il 65% di questa energia viene ricavata da combustibili fossili. Cioè brucio lontano, ma brucio comunque.

Correggetemi se non ha senso quel che ho scritto. Questo è il commento di uno che ne sa poco o nulla.

E comunque per tornare on topic, la scoperta è veramente notevole.
Faster_Fox10 Marzo 2010, 19:30 #8
ricordo un paio di anni fa che si parlava di questi nanotubi...wow!

ps:
"....che possa essere inoculato nel corpo."
qualcuno ha letto qualcos'altro o sono io che penso male?
dark.halo10 Marzo 2010, 21:32 #9
A quando il motore a curvatura ??? XD
elevul10 Marzo 2010, 21:41 #10
Per assurdo sarebbe fattibile utilizzarlo per dissipare il calore dei chip di calcolo trasformandolo in energia elettrica e, di conseguenza, recuperando una parte dell'energia dissipata in calore dal processore, aumentando l'efficienza complessiva del sistema?

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