BATTERIE NON INQUINANTI

 Energia, Innovazioni  Commenti disabilitati su BATTERIE NON INQUINANTI
Set 172017
 

Abbiamo spesso affrontato come argomento su queste pagine quello delle batterie, della loro durata, della possibilità di essere bio-compatibili e non tossiche per l’ambiente e le persone.

BatteriePulite01

L’uso di determinate sostanze, tipo gli ioni di litio, oltre ad essere altamente inquinanti e pericolose, hanno anche, fino ad ora, limitato fisicamente lo sviluppo delle batterie. Infatti questi materiali, a causa della loro pericolosità, hanno richiesto ai costruttori l’utilizzo di materiali aggiuntivi, resistenti e rigidi che hanno impedito di fatto la creazione di batterie con forme curve o adattabili alle superfici.

Da un team di ricercatori cinesi, è stato pubblicato un nuovo studio che dimostra come sia possibile utilizzare al posto dei materiali tossici e corrosivi attualmente in uso altri prodotti assolutamente compatibili e non dannosi.

Questa nuova soluzione consentirà di creare batterie dalle forme insolite e soprattutto indossabili, ossia inseribili in apparecchi che stanno all’interno del corpo umano. Il team cinese, ha sostituito i nocivi e tossici elettroliti chimici, con sostanze tipo il solfato di sodio cristallino, sostanza che normalmente viene utilizzata nelle soluzioni saline per la coltura delle cellule.

L’essersi liberati dei materiali aggiuntivi di irrigidimento e protezione, ha consentito agli scienziati di realizzare nuove batterie, una con le sembianze di cintura e una con struttura a nanotubi.

Approfondisco: I nanotubi sono strutture tubolari aventi un diametro del tubo che va da qualche nanometro a qualche decina di nanometri. Il prefisso “nano”; nella parola “nanotubo”; indica proprio la dimensione caratteristica del diametro dei tubi.

BatteriePulite02

Il limite di queste nuove batterie, è la resistenza alla piegatura e alle angolazioni. L’uso del solfato di sodio, si è rivelato migliore delle altre soluzioni e alla fine, la batteria-cintura, non è stata influenzata minimamente nelle sue prestazione da centinaia di torsioni e piegature.

Le batterie a nanotubi, invece, si sono rivelate ancora più efficaci, perché gli scienziati hanno scoperto che in queste è possibile accelerare la conversione dell’ossigeno disciolto negli ioni-idrossidi, così da rendere possibile l’assorbimento dei farmaci con maggiore celerità e in punti del corpo non raggiungibili con le procedure conosciute.

PUOI LEGGERE ANCHE:

UNA SUPER BATTERIA DALLE NANOTECNOLOGIE

 Energia, Innovazioni  Commenti disabilitati su UNA SUPER BATTERIA DALLE NANOTECNOLOGIE
Nov 272016
 

Abbiamo parlato molte volte di nuove tecnologie per la realizzazione di batterie per prodotti indossabili e per gli smartphone. Le batterie rappresentano oggi proprio per questi ultimi il vero tallone di Achille. I moderni cellulari, infatti svolgono una quantità enorme di funzioni e vengono usati in modo continuativo dai loro proprietari. Questo purtroppo si traduce in un consumo della batteria molto rapido che richiede continue ricariche anche giornaliere.

SBATTERY01

Le nueve batterie cercano di far fronte a questi limiti e anche i produttori ottimizzando i software e l’hardware cercano di limitare i danni, ma la realtà è che bisogna ricaricare il proprio cellulare almeno una volta al giorno e serve del tempo affinché questa non raggiunga un livello accettabile. Inoltre, le batterie sono soggette a un lento ma progressivo decadimento dovuto all’uso; cioè man mano che le si utilizza, la durata diminuisce e i tempi di ricarica crescono.

Dagli studi condotti sulle nanotecnologie all’Università della Florida Centrale dal ricercatore Yeonwoong ‘Eric’ Jung forse si apre uno spiraglio per una soluzione definitiva.

Si tratta di un sistema che utilizza super condensatori flessibili che rispetto alle normali batterie utilizzate oggi, riescono a mantenere la propria stabilità per almeno 30.000 cicli di ricarica, ossia molto di più delle attuali. La loro struttura, inoltre, consente di immagazzinare l’energia molto più rapidamente di quelle al litio potendo così ridurre drasticamente i tempi di ricarica da qualche ora a pochi secondi.

SBATTERY02

In pratica, questi condensatori sono composti da milioni di microscopici filamenti rivestiti da materiali bidimensionali capaci di far fluire gli elettroni molto più velocemente così da avere tempi di ricarica inferiori e sono rivestiti da nanomateriali capaci di fornire una superiore densità che consente un maggior accumulo di energia e potenza.

Si tratta è vero di un progetto ancora in fase sperimentale, ma i risultati fin qui ottenuti fanno ben sperare che si sia imboccata finalmente la giusta strada per realizzare la batteria definitiva, sia per gli indossabili che per le auto elettriche. Staremo a vedere.

PUOI LEGGERE ANCHE:
SCARICA L’ARTICOLO:

BATTERIE DALLE MELE MARCE

 Innovazioni  Commenti disabilitati su BATTERIE DALLE MELE MARCE
Mar 082016
 

Si moltiplicano gli studi nel tentativo di realizzare la batteria del futuro, eco-sostenibile, capiente e duratura. Dopo le varie soluzioni già presentate sulle nostre pagine, mi sono imbattuto in una nuova soluzione questa volta ad opera dei ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology in Germania.

BatteriaMele02

Dalle mele in decomposizione, i ricercatori sono riusciti a realizzare prototipi di batterie agli ioni di sodio, disidratandole e utilizzando il 95% del carbonio prodotto dalla decomposizione delle materie organiche in esse contenute, realizzando un elettrodo ad alte prestazioni.

BatteriaMele01L’elettrodo così realizzato ha una capacità di 230 mAh/g e una curva di degradazione molto limitata; infatti anche dopo oltre 1000 cicli di caricamento e scaricamento il degrado è risultato molto limitato. Un aspetto negativo sta nel peso che la batteria definitiva avrebbe. Infatti il sodio ha un peso tre volte superiore a quello del litio, per cui queste batterie andrebbero utilizzate per applicazioni che non sono vincolate da necessità di leggerezza, tipo le batterie per automobili.

I ricercatori tedeschi ritengono che l’ideale potrebbe essere quello di sfruttare queste batterie in abbinamento a meccanismi di accumulo di energia chiamati grid storage. La combinazione delle due tecnologie potrebbe rendere vantaggiosi questi generatori proprio per autoveicoli o dispositivi elettronici di una certa dimensione.

Il costo di queste materie prime, inoltre, è pari allo zero, potendo utilizzare mele di scarto o con aspetto non proprio ideale, che normalmente vengono eliminate già nella catena di produzione e non utilizzate neppure per produrre concimi. In più tali elementi sono eco-sostenibili perché totalmente bio-degradabili.

PUOI LEGGERE ANCHE:
SCARICA L’ARTICOLO:

UNO SCHERMO A ZERO ENERGIA

 Innovazioni  Commenti disabilitati su UNO SCHERMO A ZERO ENERGIA
Gen 162016
 
VOTA QUESTO ARTICOLO SU:logo

SCHERMO01

Si susseguono tutti i giorni notizie in merito a batterie e sistemi in grado di ricaricare molto rapidamente e di mantenere la carica per tempi molto prolungati rispetto alle 24 ore massimo cui siamo abituati oggi con i nostri smartphone.

La notizia giunge dal giornale inglese Telegraph e riporta i risultati di una ricerca condotta all’Università di Oxford. I ricercatori, hanno evidenziato come la maggior parte dell’energia assorbita da un cellulare dipende dallo schermo (circa il 90%). I produttori stanno cercando delle soluzioni attraverso artifici software che mettono in standby parti hardware del telefono, per allungare al massimo la durata delle batterie, ma tutto questo non riesce comunque a far superare a queste ultima una durata giornaliera.

La società di informatica Bodle Technologies, sta infatti sviluppando il progetto di uno schermo capace di ridurre drasticamente i propri consumi anche in piena operatività.

Il dottor Peiman Hosseini, amministratore della società, ritiene che con questa scoperta, si possa creare un nuovo mercato e aprire prospettive incredibili all’innovazione.

SCHERMO02

Utilizzando una tecnologia laser già sperimentata e utilizzata nella creazione di DVD riscrivibili, Hosseini ha sviluppato degli schermi molto luminosi, che non richiedono energia per mostrare le immagini, dai colori molto vivaci e estremamente visibili anche alla luce del sole.

L’applicazione di questo tipo di tecnologia trova la sua naturale applicazione proprio negli strumenti che più utilizziamo quotidianamente, i nostri smartphone, realizzando in questo modo una enormemente estensione nella durata della batteria.

PUOI LEGGERE ANCHE:
SCARICA L’ARTICOLO:

ADDIO FILI: IL CELLULARE SI RICARICA WI-FI

 Energia  Commenti disabilitati su ADDIO FILI: IL CELLULARE SI RICARICA WI-FI
Dic 052013
 

wi-fiForse è giunto il momento nel quale potremo finalmente dire addio agli scomodissimi fili, perlomeno quelli dei carica-batteria dei cellulari. Perché direte voi? Perché Apple (sempre lei!) ha depositato presso l’United States Patent and Trademark Office (USPTO), l’organismo che rilascia i brevetti e i marchi depositati negli Stati Uniti, un nuovo brevetto che presenta una tecnologia di questo genere. Si tratta di un sistema in grado di ricaricare i dispositivi via wireless senza bisogno di ulteriori apparecchiature. Da quanto è possibile comprendere dallo schema tecnico presentato, pare che l’arcano sia possibile attraverso l’uso di una tecnologia denominata NFMR (near field magnetic resonance). In pratica, il sistema sfrutterebbe le onde magnetiche sviluppate da un dispositivo posto all’interno di un futuro iMac o MacPro.

Qualche anno fa, già il MIT di Boston (USA) aveva sviluppato una tecnologia simile denominata Witricity. Con questa tecnologia era possibile trasferire elettricità, attraverso un fenomeno già dimostrato da Nikola Tesla nell’83, tra apparecchiature elettriche poste a breve distanza tra di loro sfruttando il principio della risonanza reciproca. In pratica, un computer acceso sarebbe in grado di ricaricare elettricamente dispositivi diversi quali: mouse, tastiere, trackpad senza usare pile o altri sistemi da scollegare e ricaricare ogni volta.

RicaricaWireless

Alcuni si son chiesti come mai Apple non avesse già nel passato adottato tale tecnologia già esistente, ma la risposta è semplice; questa richiedeva l’uso di un ulteriore dispositivo da collegare alle prese di corrente, rendendo tutto il sistema poco innovativo e poco utile alla bisogna. Quella presentata adesso, è invece una tecnologia matura, che risolve il problema di dover acquistare e utilizzare più dispositivi contemporaneamente.

Staremo, comunque, a vedere cosa succederà, se Apple implementerà questa nuova tecnologia nei suoi prossimi dispositivi o se finirà nel dimenticatoio come tante altre innovazioni e brevetti, depositati e mai utilizzati.

Articoli1

COME TI RIGENERO LA BATTERIA

 Energia  Commenti disabilitati su COME TI RIGENERO LA BATTERIA
Nov 262013
 

batteria_autorigeneranteSmartphone, tablets, computer portatili, ecc., tutti strumenti che fanno della portabilità la chiave del loro successo e diffusione. Ma al pari delle caratteristiche software e hardware, il successo di questi dispositivi passa proprio per la loro autonomia, cioè per la capacità di durare il più a lungo possibile senza una fonte di energia in grado di ricaricarli. Fino ad ora ci si è affidati al silicio, materiale in  grado di trattenere l’energia durante le ricariche. Ma il silicio, presenta anche un inconveniente non da poco. Accumulando energia, tende a dilatarsi, provocando delle spaccature sulla sua superficie. Questo ne ha sempre in qualche modo limitato l’uso. Oggi, gli studiosi del laboratorio SLAC di Stanford, stanno lavorando su di un polimero a base di silicio che a causa dei deboli legami che lo caratterizzano, è in grado di indirizzare la particelle a riparare automaticamente queste microfratture, il tutto in poche ore di ricarica.

L’idea è venuta dalle recenti scoperte in tema di pelle robotica, simile per certi versi, alla pelle umana ossia in grado di autorigenerarsi. Il polimero di silicio utilizzato ha dimostrato di essere in grado durante la ricarica di autoriparare le crepe che si generano durante la ricarica e questo è avvenuto circa 100 volte, quindi per 100 ricariche. L’obiettivo ovviamente è molto più ambizioso e il risultato auspicato è quello di riuscire nell’impresa di oltre 3.000 cicli di ricarica.

batteria autorigenerante

Insomma, la capacità di riparare i danni spontaneamente, che in natura è semplicemente conosciuto come il processo di auto guarigione, prerogativa del corpo umano, potrebbe presto raggiungere anche le batterie di smartphone o, più in generale, di diverse apparecchiature elettriche.

Articoli1

LE BATTERIE INDOSSABILI

 Innovazioni  Commenti disabilitati su LE BATTERIE INDOSSABILI
Mar 022013
 

batterie_elastiche

La scienza continua a compiere passi avanti nella miniaturizzazione e nella realizzazione di nuovi materiali da utilizzare nella quotidianità. Questa volta siamo negli Stati Uniti ed esattamente alle Northwestern University e University of Illinois. Qui si stanno sperimentando nuovi materiali in grado di consentire la creazione di batterie a ioni di litio “elastiche”, ossia estensibili in ogni direzione senza per questo perdere le proprie peculiarità di accumulatore e generatore di elettricità. Attraverso delle interconnessioni ondulate a serpentina e attraverso l’uso di elementi che permetterebbero ai fili metallici di allungarsi, piegarsi e torcerai senza modificare il funzionamento della batteria e mantenendo perfettamente il controllo dell’elettrolito.

batteria_flessibile--330x185Questo apre nuove prospettive nel campo delle batterie. Questo tipo di batterie possono essere esterne fino a 300 volte la propria dimensione iniziale e saranno capaci di mantenere la carica fino a otto, nove ore. Ma i vantaggi non finiscono qui: infatti, queste batterie possono essere ricaricate in wireless e la cosa più interessante applicate, data la loro estensibilità, a tessuti o dispositivi indossabili.

Vedremo quali saranno le applicazioni future di questa innovazione e quali gli sviluppi di questa tecnologia che già in queste fasi iniziali si dimostra molto promettente.

Articoli1

IL FUTURO E’ NELL’ARIA

 Innovazioni  Commenti disabilitati su IL FUTURO E’ NELL’ARIA
Ago 062012
 

Il problema si sa che per le auto elettriche, le uniche a emissioni zero, è quello della durata delle batterie. Infatti, la scarsa autonomia raggiunta da questo tipo di autoveicolo rappresenta di fatto il vero è proprio collo di bottiglia alla loro capillare diffusione, più del problema delle torrette di ricarica. Uno studio recentissimo, pubblicato dalla rivista Nature Chemistry, fa ben sperare per il prossimo e imminente futuro. Infatti, un gruppo di ricercatori internazionali, coordinati dall’università La Sapienza di Roma, è giunta ad un incredibile risultato sperimentando un nuovo tipo di batteria che utilizza il litio, metallo leggero con l’ossigeno, gas presente in natura in quantità pressoché infinite. Lo studio di una batteria litio-aria, non è nuovo, da tempo infatti, diversi centri di ricerca e studiosi mondiali hanno tentato di trovare la chiave di volta per le batterie del futuro. Il problema che fino ad oggi ha impedito il loro sviluppo era la reversibilità, ossia la possibilità di ricaricarle un numero di volte sufficiente. Il gruppo di studiosi, guidati dai professori Bruno Scrosati e Jusef Hassoun del dipartimento di chimica de La Sapienza, in collaborazione con la Hanyang University di Seoul in Corea, pare sia riuscito a superare questo problema e a trovare una configurazione innovativa della batteria che consentirebbe, ad oggi, un operazione di reversibilità per oltre 100 cicli di ricarica. Il vantaggio della combinazione litio-ossigeno è evidente, sia dal punto di vista ambientale che tecnico. Infatti, consentirebbe un allungamento notevole della durata delle batterie che dovrebbero alimentare le auto del futuro.

Il professor Bruno Scrosati, intervistato, ha spiegato le motivazioni che fanno gridare al miracolo per questa scoperta: “L’innovazione, risiede nella scelta di un materiale elettrolitico che ne consente la ciclazione prolungata e nella morfologia dell’elettrodo positivo che regola il flusso diffusivo dell’ossigeno nella cella”.

Confronto tra batterie a ioni di litio e le nuove litio-ossigeno

Uno dei grossi problemi manifestati da questo tipo di batterie, finora era stato l’alto grado di instabilità dal punto di vista chimico. Durante il funzionamento, infatti, si manifestavano delle reazioni collaterali a danno dell’elettrolita che di fatto ne riducevano di parecchio la durata durante i cicli di carico-scarico. Ricercatori britannici, guidati da Zhangquan Peng, sono riusciti a risolvere questo problema utilizzando come elettrolita, un liquido costituito essenzialmente da ioni. Inoltre, hanno ottimizzato anche il modo in cui l’ossigeno entra nella batteria e si combina con il litio utilizzando un elettrodo d’oro con microscopici nanopori al posto del tradizionale elettrodo poroso in carbonio.

La batteria litio-aria rappresenta un enorme passo in avanti nella risoluzione dei problemi energetici che attanagliano il nostro pianeta e apre scenari nuovi a sviluppi e prodotti. Essa rappresenta una grande evoluzione rispetto alle normali batterie litio-ione sia dal punto di vista prestazionale che dal punto di vista ambientale.

LA BATTERIA DEFINITIVA PER GLI SMARTPHONE

 Innovazioni  Commenti disabilitati su LA BATTERIA DEFINITIVA PER GLI SMARTPHONE
Nov 152011
 

Una nuova tecnologia sviluppata presso la facoltà di ingegneria della Northwestern University, pare possa rivoluzionare il mondo degli smartphone come noi li conosciamo. Infatti, gli ingegneri hanno trovato il modo per rendere molto più efficienti le attuali batterie agli ioni di litio utilizzate per far funzionare i nostri attuali telefonini. Questi, hanno lavorato su uno degli elettrodi della batteria, l’anodo (elettrodo sul quale avviene una reazione di ossidazione), riuscendo a garantire una durata superiore di circa dieci volte rispetto alle attuali batterie e ad abbattere i tempi di ricarica della stessa quantità. Questo ha consentito loro di aumentare la longevità delle batterie fino a 5 volte. In pratica una ricarica basterà per una settimana di lavoro e in pochi minuti la batteria sarà ricaricata e nuovamente pronta all’uso.

Una batteria agli ioni di litio viene caricata dagli elettroni che si muovono all’interno dell’elettrolito verso l’anodo. Più ioni di litio è possibile stoccare in ogni anodo, maggiore sarà la densità energetica della batteria, ossia la sua durata. Ad esempio, oggi le attuali batterie utilizzano un anodo composto da grafene che permette di immagazzinare un atomo di litio per sei atomi di carbonio. Utilizzando silicio al posto del carbonio si è aumentata questa densità, stoccando 4 atomi di litio per ogni atomo di silicio. Purtroppo, però, durante questo processo di ricarica la struttura del silicio si frattura per cui si ha una perdita progressiva di carica.

Il capo di questo promettente progetto è il professor Harold H. Kung, e i suoi studi hanno dato risultati entusiasmanti. In pratica, si è operato creando fori di dimensioni comprese tra 10 e 20 manometri, nei fogli di grafene, per velocizzare il processo di carica fino a 10 volte. Ottimizzato questo elemento, si lavorerà sul catodo e sull’elettrolito in modo da evitare che questo possa esplodere in caso di surriscaldamento.

C’è ancora molto da fare, ma i risultati dicono che siamo sulla buona strada. Non ci resta che stare a guardare e aspettare i risultati di questo lavoro.

BATTERIE al gel polimerico

 Energia  Commenti disabilitati su BATTERIE al gel polimerico
Set 152011
 

Prototipo di batteria al gel polimerico

Gli studiosi dell’università di LEEDS in Inghilterra stanno lavorando ad un nuovo progetto di batteria che risolva i problemi delle attuali. La tecnica utilizzata dai ricercatori consiste nel sostituire la soluzione elettrolita con un gel di polimeri.

Il surriscaldamento è sempre stato il principale problema anche per le batterie delle auto elettriche. Gli sviluppatori, fino ad oggi, hanno dovuto utilizzare rivestimenti di acciaio e alloggiamenti a scomparti per evitare che la batteria durante la ricarica potesse esplodere per surriscaldamento. Questo ha inciso notevolmente sul loro peso e dimensione, creando non pochi problemi per i costruttori di laptop e per la riduzione delle loro dimensioni e costi.

La sicurezza è di fondamentale importanza nelle batterie al litio. Ci ricordiamo che Dell fu costretta a ritirarne 4000 per paura che potessero esplodere nei loro computer durante il normale utilizzo. Quelle convenzionali utilizzano elettroliti basati su liquidi organici ed è per questo che possono surriscaldarsi e in alcuni casi prendere fuoco. La sostituzione degli elettroliti liquidi con un polimero elettrolita o gel ne migliora la sicurezza perché la gelatina sostituisce l’elettrolita liquido, volatile e pericoloso, attualmente in uso nella maggior parte delle batterie al litio. Le batterie di nuova concezione non scaldano e quindi non possono prendere fuoco durante la fase di ricarica. Il gel forma una pellicola sottile e flessibile che si trova tra gli elettrodi.

Molti sono interessati alle batterie a gel polimerico, produttori si cellulari, di laptop e di elettronica di consumo in generale perché non richiedono, tra l’altro, l’esaurimento completo della carica per poter essere ricaricate, rendendo questa operazione fattibile in ogni momento ed evitando il problema della cristallizzazione tipica delle batterie al nickel.

Inoltre, cosa che non guasta le nuove batterie costerebbero già da oggi il 10-20% in meno delle attuali.