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Graphene-based Electrodes for Application in Supercapacitors

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Supercondensatore ottenuto da un materiale prodigioso

Dei supercondensatori a elevate prestazioni potrebbero ben presto alimentare le automobili elettriche grazie a una scoperta fondamentale che coinvolge il grafene, e che le rende veramente competitive rispetto ai veicoli a benzina e diesel.

Energia

I supercondensatori sono considerati una delle più moderne innovazioni nel campo dell’accumulo di energia. Nei veicoli elettrici ibridi, essi possono essere accoppiati con celle a combustibile o batterie per fornire un’elevata potenza durante l’accelerazione o per immagazzinare energia durante la frenata. Materiali per gli elettrodi ed elettroliti idonei stanno ottimizzando le prestazioni del supercondensatore, assicurando elevata carica e densità energetica. Gli scienziati finanziati dall’UE impegnati nel progetto ELECTROGRAPH (Graphene-based electrodes for application in supercapacitors) si sono concentrati sulla fabbricazione su grande scala di materiali per elettrodi basati sul grafene e sull’uso di elettroliti liquidi ionici a temperatura ambiente ecologici. Gli scienziati prevedono che il grafene rimpiazzerà il carbone attivo (AC) usato negli elettrodi dei supercondensatori. Il suo vantaggio rispetto al carbone attivo non è rappresentato dall’area superficiale e dalla risultante maggiore capacità di accumulo, ma dalla sua conduttività. Gli scienziati hanno prodotto ossidi di grafite, li hanno suddivisi in strati di grafene e hanno quindi inserito questi strati in un supercondensatore. In confronto agli elettrodi basati sull’AC, quelli basati sul grafene hanno dimostrato proprietà di adesione e capacità di accumulo dell’energia migliori. Per portare su scala industriale la tecnologia, la prossima fase sarà quella di migliorare ulteriormente il processo di separazione della grafite (esfoliazione) e di usare un elettrolita a bassa viscosità per ridurre la resistenza del supercondensatore. Una versione raffinata del supercondensatore che usa metodi di basso consumo energetico per produrre il grafene probabilmente contribuirà maggiormente all’avanzamento dei supercondensatori. Per riciclare i supercondensatori dismessi, gli scienziati hanno studiato dei metodi che sfruttano la pirolisi per recuperare e riutilizzare materiali preziosi provenienti da collettori metallici, elettroliti ed elettrodi. Gli scienziati sono inoltre riusciti a dimostrare che il grafene riciclato può essere usato come riempitivo funzionale nei polimeri, migliorandone le proprietà meccaniche e aumentando la conduttività. ELECTROGRAPH ha dedicato dei grandi sforzi alla promozione di un accumulo efficiente dell’energia, aprendo la strada a una diffusa adozione dei veicoli elettrici. In confronto alle batterie convenzionali, i supercondensatori generano meno rifiuti e non utilizzano materiali rispettivamente tossici o rari come ad esempio cadmio o litio. Infine, a differenza degli elettroliti convenzionali, i liquidi ionici non sono né tossici né infiammabili.

Parole chiave

Supercondensatore, automobili elettriche, grafene, accumulo energia, veicoli elettrici, liquido ionico

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