Rivoluzione nel mondo dei supercondensatori: auto, pc, smartphone, nulla sarà più come prima

Capiamo cosa sono e come funzionano i supercondensatori, dispositivi fondamentali per l’accumulo e la trasmissione di energia.

Alla scoperta dei supercondensatori, i ricercatori dell’Università di Boulder-Colorado hanno pubblicato uno studio rivoluzionario che cambierà l’uso di questi dispositivi che trasmettono energia. La novità riguarda la legge che regola il movimento degli ioni nei supercondensatori.

I supercondensatori – o supercapacitors oppure ultracondensatori – sono dispositivi che immagazzinano e rilasciano velocemente grandi quantità di energia.  Il movimento degli ioni in questi device è fondamentale per la capacità e l’efficienza energetica dello stesso. Viene descritto dalla legge di Fick per la diffusione e dalla legge di Ohm per la conduzione elettrica. Questo, almeno, fino a poco tempo fa.

Un team di ricercatori ha rivoluzionato il modo di intendere il movimento riscontrando l’incapacità delle due leggi citate di descrivere in modo accurato il comportamento degli ioni in ogni condizione operativa dei dispositivi. Ricordiamo che i supercondensatori sono usati in numerose applicazioni. Caricano le auto elettriche, ad esempio, ma anche smartphone e computer avendo alte densità di potenza e una lunga durata di vita. Vediamo come queste capacità sono regolate secondo le ultime scoperte chiave.

La legge che regola gli ioni dei supercondensatori

I ricercatori hanno ideato una nuova legge per spiegare il trasporto ionico che considera le interazioni complesse tra ioni, solventi, superfici porose degli elettrodi dei dispositivi. Una legge che sostituisce le due precedentemente attribuite al movimento e ne offre una descrizione più completa integrando i principi della termodinamica e della meccanica statistica.

Il team di ricercatori di Boulder ha creato un modello matematico volto a simulare il movimento degli ioni in condizioni reali. Per farlo hanno incluso effetti come la variazione delle concentrazione degli ioni nonché la distribuzione della dimensione dei pori. Tale modello riesce a fornire previsioni migliori sulle prestazioni dei dispositivi in varie situazioni operative e utilizzandolo i ricercatori sono riusciti a progettare elettrodi con una struttura ottimizzata capaci di migliorare la capacità e la velocità di carica (oppure di scaricamento) dei supercondensatori.

Significa che si possono avere device più efficienti e dalla durata di vita maggiore. Di conseguenza rivoluzionando il design e la produzione dei dispositivi si potranno avere tempi di ricarica più rapidi delle auto elettriche aumentandone allo stesso tempo l’autonomia. Considerando la svolta green che l’UE impone sarebbe un bel punto di partenza. Inoltre pc, laptop e smartphone potrebbero avere una ricarica quasi istantanea e una maggiore durata della batteria. A completare la rivoluzione l’uso dei supercondensatori per stabilizzare le reti di energia immagazzinando quella in eccesso generata da fonti rinnovabili.