Mattone o batteria? Un nuovo studio indica che i mattoni rossi possono essere usati come supercondensatori

10 ore fa p Jake Hertz Per più di 5.000 anni i mattoni cotti sono stati utilizzati, quasi singolarmente, come materiale da costruzione. Ma ora, i ricercatori hanno trovato un modo per trasformare i mattoni rossi, gli stessi che compri a Home Depot, in contenitori per l'accumulo di elettricità. Come è possibile? Il principio di funzionamento inizia sfruttando la presenza di ematite, un pigmento che conferisce ai mattoni il loro colore rosso.
È interessante notare che l'ematite è ora utilizzata nei moderni materiali di accumulo di energia come le batterie agli ioni di potassio, le batterie Zn-aria e le batterie al litio batterie agli ioni. Secondo l'articolo pubblicato su Nature Communications, i ricercatori sono stati quindi in grado di sviluppare un supercondensatore utilizzando la microstruttura di ematite di un mattone come reagente per un rivestimento di deposizione da vapore del polimero conduttore poli (3,4-etilendiossitiofene) (PEDOT). Questa sintesi in fase vapore fa sì che i rivestimenti PEDOT mostrino un'elevata conduttività elettronica e un facile trasferimento di carica, rendendolo un percorso utile per la produzione di elettrodi.
Mattoni trattati utilizzati per alimentare un LED. Immagine dalla Washington University di St. Louis In termini più digeribili, Julio D'Arcy, professore di chimica al Wash U, spiega: "In questo lavoro, abbiamo sviluppato un rivestimento del polimero conduttore PEDOT, che è composto da nanofibre che penetrano nella rete porosa interna di un mattone ; un rivestimento polimerico rimane intrappolato in un mattone e funge da spugna ionica che immagazzina e conduce l'elettricità ", Quanto funzionano i supercondensatori basati su mattoni? Nell'articolo pubblicato, gli scienziati testano una varietà di configurazioni diverse, che producono tutti risultati impressionanti.
All'interno di una finestra di tensione operativa di 1 V, il supercondensatore simmetrico basato su mattoni è stato in grado di ottenere: Capacità areale di 1,60 F cm − 2 Densità energetica di 222 μWh cm − 2 Densità di corrente di 0,5 mA cm − 2 Risultati che mostrano un'illustrazione schematica (A), misurazioni della densità di corrente (B), profili di carica-scarica (C), ritenzione di capacità (D) e uscite di corrente (E). Immagine da Hongmin Wang et al. Inoltre, i ricercatori sono stati in grado di rivestire i mattoni con uno strato incapsulante epossidico che li protegge dall'acqua e dalla temperatura, consentendo lo stoccaggio della carica a temperature comprese tra -20 ° C e 60 ° C. Hanno scoperto che in condizioni ambientali, il supercondensatore potrebbe subire 10.000 cicli di carica-scarica con un'efficienza coulombica di ~ 100% e una ritenzione di capacità di ~ 90%.
I ricercatori hanno anche combinato tre di questi moduli in serie per ottenere una finestra di tensione di 3,6 V. L'accumulo di energia basato sui mattoni ridefinisce le "case intelligenti" I ricercatori vedono che questa tecnologia funziona con celle solari come mezzo per fornire illuminazione di emergenza negli edifici in mattoni, trasformando le case in giganteschi supercondensatori.
Su questo, D'Arcy dice: "I mattoni rivestiti con PEDOT sono elementi costitutivi ideali che possono fornire energia all'illuminazione di emergenza ...
immaginiamo che questo possa essere una realtà quando colleghi i nostri mattoni alle celle solari". Aggiunge: "Questi 50 mattoni consentirebbero di alimentare l'illuminazione di emergenza per cinque ore". D'Arcy afferma anche che entro un'ora, un intero muro di mattoni che funge da supercondensatore può essere ricaricato migliaia di volte.
Inoltre, afferma che diversi mattoni collegati potrebbero facilmente alimentare sensori microelettronici. Anche se c'è sicuramente molta strada da fare prima che questa tecnologia venga distribuita nel mondo, è possibile che un giorno le batterie a base di mattoni possano ridefinire ciò che consideriamo una "casa intelligente". Impara di più riguardo: supercondensatori mattoni rossi PEDOT accumulo elettrico Mattoni rivestiti PEDOT.