Come caricare il nostro laptop o telefono in un minuto? Il rivoluzionario "anello mancante" fa ben sperare

Una ricerca dell’Università del Colorado a Boulder rivela indizi su come sviluppare tecnologie di ricarica rapida per laptop, telefoni e dispositivi elettronici simili, nonché per veicoli elettrici (EV). Non è ancora tecnicamente possibile caricare i nostri dispositivi in appena un minuto, per non parlare della possibilità di ricaricare un’auto elettrica in dieci minuti, ma ora la ricerca indirizza la scienza in una direzione in cui questo tipo di tecnologia potrebbe essere più facilmente sviluppata.

I ricercatori mostrano nella loro recente pubblicazione su Proceedings of the National Academy of Sciences, come prestando attenzione agli ioni, particelle cariche, in una complessa rete di minuscoli pori, può migliorare la progettazione dei supercondensatori, su cui fanno affidamento le grandi tecnologie di accumulo di energia nel 21° secolo.

Perché i supercondensatori?

I supercondensatori sono dispositivi di accumulo di energia che utilizzano la struttura e il movimento degli ioni nei loro pori per caricarsi rapidamente e avere una durata di vita più lunga rispetto alle batterie. Il Prof. Gupta e coautore dello studio è stato ispirato ad applicare le sue conoscenze di ingegneria chimica per far avanzare i dispositivi di stoccaggio dell'energia a causa dell'importanza dell'energia nel futuro del pianeta.

"L'attrattiva principale dei supercondensatori risiede nella loro velocità", ha affermato Gupta. “Allora come possiamo velocizzare la loro carica e il rilascio di energia? Grazie al movimento più efficiente degli ioni. Ha detto Gupta. "Sembrava che l'argomento fosse un po' 'sottoesplorato' e, come tale, si trattava di un'opportunità perfetta", ed ha spiegato anche che i metodi di ingegneria chimica vengono utilizzati per comprendere il flusso nei minerali porosi come i giacimenti petroliferi e i sistemi idrici, ma non sono stati sfruttati al massimo delle capacità all’interno dei sistemi di accumulo dell’energia.

Senza dubbio esiste già una richiesta di dispositivi elettronici più efficienti, in particolare di quelli in grado di caricare rapidamente le apparecchiature elettroniche.

Rivoluzionario “collegamento mancante” per potenziare l’accumulo elettrico

La fase di ricerca è descritta come una svolta che può portare allo sviluppo di dispositivi di stoccaggio più efficienti dal punto di vista energetico attraverso i supercondensatori. Questo è un esempio in cui una convergenza di discipline o intuizioni da un campo può avvantaggiare un altro in modi innovativi. Questo progresso potrebbe trasformare non solo l’affidabilità dei veicoli elettrici, che è una preoccupazione attuale a causa della loro necessità di ricariche frequenti e lunghe, ma, su scala più ampia, anche le reti elettriche.

Le mutevoli richieste di energia richiedono uno stoccaggio efficiente per evitare sprechi durante i periodi di minore domanda e una fornitura affidabile quando la domanda è più elevata. Cambia anche la comprensione del flusso di corrente acquisita negli anni scolastici dalla legge di Kirchoff che descrive come si muovono le correnti nei circuiti elettrici. Qui gli ioni si muovono a causa dei campi elettrici e della diffusione, a differenza dell'elettronica, che si muove in modo diverso all'“incrocio” dei pori rispetto a quanto descritto da Kirchhoff.

Qui infatti, il movimento degli ioni avviene in una struttura complessa di pori interconnessi. Questo è il motivo per cui Gupta ha affermato, con entusiasmo del mondo scientifico, “abbiamo trovato l’anello mancante”.

Fonti della notizia scientifica:

A network model to predict ionic transport in porous materials. Proceedings of the National Academy of Sciences. Available at: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2401656121#con3