EONews_583

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In un mercato che ogni anno
muove decine di miliardi di dol-
lari, il fatturato 2014 ascrivibile
ai supercondensatori è stato sti-
mato dagli analisti di
in ‘soli’ 483 milioni di dollari.
Tuttavia, gli stessi analisti preve-
dono per il 2021 una più ricca
quota di 1,3 miliardi di dollari, in
larga parte grazie alla doman-
da proveniente dal settore dei
trasporti. I supercondensatori
trovano oggi applicazione come
complemento alle batterie tradi-
zionali per assorbire l’energia in
frenata ed erogarla rapidamen-
te in ripresa. Sono gli elevati co-
sti di produzione e le modeste
densità di energia a prevenirne
l’impiego come sistemi prima-
ri di alimentazione. I progressi
nelle tecnologie attuali, come
quella basata sul carbone attivo,
e l’introduzione di nuovi mate-
riali come il grafene e i nanotubi
in carbonio (CNT) potrebbero
cambiare questo stato di fatto
nei prossimi cinque-dieci anni.
Ridurre i costi
di produzione
Gli elettrodi realizzati con mate-
riali basati sul carbonio hanno
innanzitutto il vantaggio del bas-
so costo della materia prima.
Un primo passo nella riduzione
dei costi di produzione del gra-
fene è stato fatto dai ricercatori
dell
che sono riusciti a
produrre supercondensatori uti-
lizzando un comune masteriz-
zatore DVD Lightscribe, come
documentato dalla ricerca pub-
blicata sul numero 4 di
del gennaio
2013. Lo scorso anno, poi, un
gruppo di ricerca della
guidato da James Tour è
riuscito a produrre una pellicola
di grafene poroso illuminando
con luce laser il prodotto della
combustione di un economico
materiale polimerico. La tecnica,
che non richiede né attrezza-
ture particolari, né una camera
bianca, è stata recentemente
affinata e il materiale prodotto
(denominato LIG, Laser Indu-
ced Graphene) è stato impiega-
to per creare supercondensatori
multistrato su supporto flessibi-
le, come documentato nell’arti-
colo
pubblicato lo scorso
13 gennaio su ACS Applied
Materials and Interfaces.
Migliorare la densità
di energia
Il motivo per cui i superconden-
satori non hanno rimpiazzato le
batterie tradizionali è che offro-
no densità di energia tipicamen-
te inferiori a 30 Wh/kg, contro
una media di 200 Wh/kg delle
tradizionali batterie a ioni di litio.
Il grafene ha le potenzialità per
mitigare questo divario: nel
2013 un gruppo di ricercatori
sudcoreani del
ha messo a punto dispositivi
in grafene con una densità di
energia di 83 Wh/kg. Nell’artico-
lo
”
consultabile su Arxiv è dichiara-
to che il tempo di scarica di un
dispositivo da 64 Wh/kg è di soli
25 secondi con una densità di
corrente di 5 A/g. Più di recente
la ricerca sui supercap si sta in-
dirizzando verso dispositivi che
uniscono grafene a una varietà
di nanomateriali, in particolare
nanotubi in carbonio. In una ri-
cerca pubblicata lo scorso aprile
sul Journal of Applied Physics,
, ricercatori della
sono ricorsi al connubio grafe-
ne-CNT per realizzare super-
condensatori con una densità di
capacità di 100 F/g. Lo scorso
novembre poi, Nunzio Motta,
Jinzhang Liu e Marco Notarian-
ni della
e Matteo
Pasquali e Francesca Mirri del-
la Rice University hanno realiz-
zato supercondensatori ad alte
prestazioni utilizzando film di
grafene come elettrodi e nano-
tubi come collettori di corrente.
I risultati del loro sforzo, rias-
sunto in due articoli pubblicati
sul e
sono disposi-
tivi dalle densità di energia re-
lativamente modeste (8-14 Wh/
kg) ma dalle interessanti den-
sità di potenza: tra 250 e 450
kW/kg. La peculiarità di questi
supercondensatori è che sono
realizzati su pellicole plastiche
flessibili che, nelle intenzioni dei
propositori, potranno essere in-
corporate nel corpo della vettura
per accelerare la fase di carica
delle vetture elettriche o per ri-
lasciare energia quando serve
un’accelerazione repentina.
EONews n. 583 - febbraio 2015
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Massimo Giussani
Terza Pagina
Il grafene potrebbe diventare il materiale
d’elezione nei supercondensatori per i sistemi
di recupero dell’energia in ambito automotive
Auto, un pieno di grafene
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Immagine SEM
di un elettrodo
costituito da
una pellicola
di grafene e
nanotubi in
carbonio che
fungono da
collettori di
corrente (Fonte:
Queensland
University of
Technology)