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- ELETTRONICA OGGI 452 - MARZO 2016
Il lavoro svolto presso la UCLA (Uni-
versity of California, Los Angeles) ha
permesso di realizzare un dispositi-
vo capace di immagazzinare un’e-
nergia sei volte superiore per peso
unitario rispetto a un superconden-
satore tradizionale. Il “segreto” delle
prestazioni di questo superconden-
satore sono gli elettrodi in ossido
di manganese (MnO
2
) accoppiati
con grafene inciso mediante laser
(LSG Laser Scribed Graphene) tridi-
mensionale progettato per garantire
elevata conduttività, porosità e area
superficiale e consentire l’immagaz-
zinamento di molta più energia per
unità di massa (Fig. 3).
Le celle a combustibile a metano-
lo diretto (DMFC - Direct Methanol
Fuel Cell) sono una delle sorgenti di
alimentazione più promettente per
i dispositivi elettronici consumer.
Le celle non sono particolarmente efficienti ma il
metanolo ha un’elevata densità di energia (fino a
15 volte quella di una batteria a ioni di litio) ed è
abbastanza stabile. Sicurezza e densità di energia
sono parametri più importanti, rispetto all’efficien-
za, per le applicazioni consumer e i dispositivi pro-
totipali sono in grado di garantire l’alimentazione
per una durata di 100 ore tra una ricarica e la suc-
cessiva. Le celle DMFC si basano sull’ossidazione
del metanolo su uno strato catalizzatore per for-
mare anidride carbonica. Gli ioni di idrogeno pro-
dotti dalla reazione sono trasportati attraverso la
membrana di scambio degli ioni all’altro elettrodo
dove reagiscono con l’ossigeno per produrre ac-
qua. Gli elettroni si spostano nel circuito esterno
per alimentare il carico (Fig. 4).
Per quanto riguarda le celle DMFC, le problema-
tiche da risolvere si possono così riassumere:
controllo dell’attraversamento (crossover) del me-
tanolo (fenomeno che provoca la perdita di fino a
metà del combustibile), semplificazione della co-
struzione, incremento dell’energia e della densità
di potenza, miglioramento dell’affidabilità e ridu-
zione dei costi.
Le attività di R&S si stanno concentrando sui se-
guenti filoni: riduzione del fenomeno dell’attra-
versamento del metanolo, sviluppo di elettrodi
caratterizzati da maggiore attività e selettività, di-
minuzione del peso e del volume del sistema.
In definitiva si può affermare che la tecnologia del-
le batterie a ioni di litio sta rapidamente giungen-
do a maturazione ma, anche se in grado di offrire
un servizio soddisfacente, i consumatori vogliono
batterie caratterizzate da durate sempre maggiori.
Per questo motivo le ricerche in atto sono focaliz-
zate sul miglioramento degli aspetti chimici e fisici
per supportare l’evoluzione delle batterie a ioni di
litio. Alcune delle ricerche in atto potrebbero ga-
rantire lo sviluppo di batterie al litio caratterizzate
da un tempo di funzionamento doppio rispetto a
quello delle batterie attuali, a parità di applicazio-
ni. Tutto ciò potrebbe non bastare per soddisfare
le richieste dei dispositivi elettronici consumer
delle prossime generazioni: per questo motivo si
stanno affacciando alla ribalta tecnologie alterna-
tive quali supercondensatori, celle a combustibile,
energy harvesting, oltre a dispositivi per l’imma-
gazzinamento dell’energia non ancora apparse
sotto le luci della ribalta.
Note
1. “Novel Pt and Pd Based Core-Shell Catalysts
with Critical New Issues of Heat Treatment, Stabil-
ity and Durability for Proton Exchange Membrane
Fuel Cells and Direct Methanol Fuel Cells,”
Nguyen Viet Long, Cao Minh Thi, Masayuki Noga-
mi and Michitaka Ohtaki, InTech 2012.
Mouser Electronics
Distributore Autorizzato
www.mouser.itMOUSER ELECTRONICS
Fig. 4 – Principio di funzionamento di una cella DMFC (Direct Methanol Fuel
Cell)
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