Con i supercondensatori auto, cellulari e computer caricati in pochi minuti

Cellulare mai più scarico, “pieno” di energia all’auto elettrica in pochi minuti, computer portatili che si spengono improvvisamente, facendoti perdere tutto il lavoro fatto.
I piccoli desideri di milioni di persone potrebbero presto diventare realtà.
Un team di ricercatori dell’Università di Boulder-Colorado ha pubblicato uno studio rivoluzionario che ridefinisce la legge che regola il movimento degli ioni nei supercondensatori. Questo lavoro potrebbe aprire nuove strade per migliorare l’efficienza e le prestazioni di questi dispositivi cruciali per l’accumulo e la trasmissione di energia.

I supercondensatori

I supercondensatori, noti anche come ultracondensatori o supercapacitors, sono dispositivi che possono immagazzinare e rilasciare rapidamente grandi quantità di energia. Sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, dalle auto elettriche ai dispositivi elettronici portatili, grazie alla loro capacità di offrire alte densità di potenza e lunga durata di vita.
Il movimento degli ioni all’interno dei supercondensatori è un processo fondamentale che influenza direttamente la loro capacità e la loro efficienza energetica. Tradizionalmente, questo movimento è stato descritto dalla legge di Fick per la diffusione e dalla legge di Ohm per la conduzione elettrica. Tuttavia, i ricercatori di Boulder hanno scoperto che queste leggi non descrivono accuratamente il comportamento ionico in tutte le condizioni operative dei supercondensatori.

Le scoperte chiave

Il team di ricerca ha sviluppato una nuova legge per il trasporto ionico che tiene conto delle interazioni complesse tra ioni, solventi e le superfici porose degli elettrodi dei supercondensatori. Questa legge integra i principi della termodinamica e della meccanica statistica per fornire una descrizione più precisa del comportamento ionico.
I ricercatori hanno creato un modello matematico che simula il movimento degli ioni in condizioni reali, includendo effetti come la distribuzione della dimensione dei pori e le variazioni di concentrazione degli ioni. Questo modello consente previsioni più accurate delle prestazioni del supercondensatore in diverse situazioni operative. Applicando la nuova legge e il modello matematico, il team è riuscito a progettare elettrodi con una struttura ottimizzata che migliora significativamente la capacità e la velocità di carica/scarica dei supercondensatori. Questo potrebbe portare a dispositivi più efficienti e con maggiore durata di vita.

Le applicazioni

Le scoperte di questa ricerca hanno il potenziale per rivoluzionare il design e la produzione dei supercondensatori.Ad esempio, i veicoli elettrici potrebbero beneficiare di tempi di ricarica più rapidi e di una maggiore autonomia, riducendo la dipendenza dalle batterie tradizionali.
Questo è uno dei grandi nodi che sta condizionando il pieno sviluppo della mobilità green.
Nei dispositivi portatili, come smartphone e laptop, supercondensatori più efficienti potrebbero offrire una ricarica quasi istantanea e una durata della batteria estesa.
I supercondensatori ottimizzati possono essere utilizzati per stabilizzare le reti di energia, immagazzinando l’energia in eccesso generata da fonti rinnovabili come l’energia solare e eolica e rilasciandola quando necessario.

Le prospettive

Il team di Boulder prevede di continuare la ricerca per perfezionare ulteriormente il loro modello e collaborare con l’industria per applicare queste scoperte a livello commerciale.
La loro speranza è che questa nuova comprensione del movimento ionico nei supercondensatori possa portare a una nuova generazione di dispositivi di accumulo di energia più efficienti e sostenibili.
La ricerca della Colorado University di Boulder rappresenta, dunque, un significativo passo avanti nella scienza dei materiali e nella tecnologia dei supercondensatori.

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