Gli ingegneri del MIT combinano cemento e nerofumo per sviluppare batterie alternative

Jul 21, 2023

Gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno sviluppato un nuovo sistema di stoccaggio dell'energia a basso costo realizzato utilizzando due dei materiali storici più onnipresenti dell'umanità: cemento e nerofumo (che assomiglia al carbone molto fine).

I due materiali, hanno scoperto i ricercatori, possono essere combinati con l’acqua per creare un supercondensatore – un’alternativa alle batterie – che potrebbe fornire l’immagazzinamento di energia elettrica.

La tecnologia potrebbe facilitare l’uso di fonti di energia rinnovabile come l’energia solare, eolica e delle maree, consentendo alle reti energetiche di rimanere stabili nonostante le fluttuazioni nella fornitura di energia rinnovabile.

I ricercatori hanno affermato che il supercondensatore potrebbe eventualmente essere incorporato nelle fondamenta di cemento di una casa, dove potrebbe immagazzinare l’energia necessaria per un’intera giornata aggiungendo poco (o nessun) al costo delle fondamenta e fornendo comunque la necessaria resistenza strutturale.

Immaginano anche una strada in cemento che potrebbe fornire la ricarica senza contatto per le auto elettriche mentre viaggiano su quella strada.

"Il materiale è affascinante", ha detto Admir Masic, professore al MIT, "perché abbiamo il materiale artificiale più utilizzato al mondo, il cemento, che è combinato con il nerofumo, che è un materiale storico ben noto: il Con esso furono scritti i Rotoli del Mar Morto!

Ci sono questi materiali vecchi di almeno due millenni che quando li combini in un modo specifico ottieni un nanocomposito conduttivo, ed è allora che le cose diventano davvero interessanti."

Mentre la miscela si solidifica e si indurisce, ha spiegato, "L'acqua viene sistematicamente consumata attraverso le reazioni di idratazione del cemento, e questa idratazione influisce fondamentalmente sulle nanoparticelle di carbonio perché sono idrofobiche (idrorepellenti)".

E man mano che la miscela si evolve, “il nerofumo si autoassembla in un filo conduttivo collegato”, ha aggiunto Masic.

Il processo è facilmente riproducibile, con materiali poco costosi e facilmente disponibili in qualsiasi parte del mondo. E la quantità di carbonio necessaria è molto piccola – appena il 3% in volume della miscela – per ottenere una rete di carbonio percolato, ha detto Masic.

La tecnologia semplice ma innovativa è descritta in un prossimo articolo sulla rivista PNAS.

I supercondensatori realizzati con questo materiale hanno un grande potenziale per aiutare la transizione mondiale verso le energie rinnovabili, ha affermato il professore del MIT Franz-Josef Ulm.

Le principali fonti di energia senza emissioni, ovvero l’energia eolica, solare e delle maree, producono tutte la loro produzione in tempi variabili che spesso non corrispondono ai picchi di utilizzo dell’elettricità, quindi le modalità di immagazzinamento di tale energia sono essenziali.

“C’è un enorme bisogno di grandi stoccaggi di energia”, ha aggiunto Ulm, “e le batterie esistenti sono troppo costose e si basano principalmente su materiali come il litio, la cui fornitura è limitata, quindi sono assolutamente necessarie alternative più economiche.

"È qui che la nostra tecnologia è estremamente promettente perché il cemento è onnipresente", ha concluso Ulm.

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