Elettronica_Oggi_444

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POWER BATTERIE
40 - ELETTRONICA OGGI 444 - APRILE 2015
fene e il catodo di fosfato di ferro e litio. Questa scelta è il
risultato di lunghe sperimentazioni e ha permesso di ottene-
re una densità di energia nelle batterie di 190 Wh/kg sensi-
bilmente maggiore degli attuali valori tipici di 120-150 Wh/
kg e con una capacità specifica fino a 165 mAh/g (contro
gli attuali 150 medi). Questi valori si accompagnano a una
stabilità di prestazioni per almeno 80 cicli di scarica e rica-
rica. Determinante è stato lo sviluppo della tecnica a getto
d’inchiostro per la deposizione degli anodi di grafene nella
forma di nanofiocchi con una particolare geometria che offre
un elevato rapporto fra la superficie esterna e la massa e ha
perciò consentito di massimizzare la capacità specifica.
Elettricità dal calore
Due ricercatori hanno trovato il modo di convertire il calore
ambientale in elettricità usando le batterie scariche. Yi Cui
della e Gang Chen del (Massachu-
setts Institute of Technology) hanno pubblicato a fine mag-
gio su (5, 4225 - 2014) il loro lavoro
grazie al quale l’effetto termogalvanico viene ingegnerizzato
ottenendo risultati ripetibili e a basso costo. In pratica, la ten-
sione ai capi di una pila dipende sempre dalla temperatura
e perciò se nell’ambiente ci sono forti e ripetuti sbalzi ter-
mici è possibile trasformarli in elettricità. Il processo consta
di quattro fasi dette heating up, charging, cooling down e
discharging o riscaldamento, carica, raffreddamento e sca-
rica e inizia facendo scaldare la pila scarica con il calore
disperso nell’ambiente. Quando la pila è sufficientemente
calda, allora si applica tensione finché la
pila non si carica completamente e a que-
sto punto la si lascia raffreddare. Mentre la
sua temperatura scende, la pila fa crescere
la tensione ai suoi capi per effetto termo-
galvanico e qui sta il punto perché, dopo
che si è completamente scaricata, si può
misurare una quantità di energia generata
maggiore di quella applicata per caricarla.
Questa energia in più è proprio quella del
calore assorbito dall’ambiente, che ora vie-
ne rilasciato sotto forma di elettricità. Per
massimizzare questo effetto è stato usa-
to un catodo di nanoparticelle cristalline
di rame esacianoferrato, un anodo di Cu/
Cu2+ e un elettrolita liquido più economico
ma del tutto compatibile con gli elettroliti
agli ioni di litio o di sodio. Il processo fun-
ziona anche con soli 10 °C di sbalzo termi-
co, ma è sufficiente un gradiente di 60 °C
per ottenere un’efficienza di conversione
del 5,7% superiore rispetto a molti attuali
dispositivi basati sull’effetto termoelettrico,
anche se questi ultimi almeno per adesso
offrono una densità di potenza maggiore,
ma le ricerche sono ancora in corso. n
Fig. 4 – Una nuova tecnica a basso costo per convertire il calore disperso in energia elettrica
sfruttando l’effetto termogalvanico con elevata efficienza
Fig. 3 – I nanofiocchi di grafene ottenuti a basso costo con una tecnica
a getto d’inchiostro offrono prestazioni superiori alla grafite sia in
densità di energia sia in capacità specifica