EO_452

- 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

) 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.it

MOUSER ELECTRONICS

Fig. 4 – Principio di funzionamento di una cella DMFC (Direct Methanol Fuel

Cell)

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