Un team internazionale di scienziati, tra cui un professore di chimica dell'Università di Bristol, ha trovato un modo per migliorare i dispositivi di accumulo di energia chiamati supercondensatori, progettando una nuova classe di detergenti chimicamente correlati ai lassativi.

La loro carta, pubblicato oggi sulla rivista Materiali della natura , spiega perché questi detersivi, detti liquidi ionici, sono elettroliti migliori dei materiali attuali e possono migliorare i supercondensatori.

Attualmente, vengono utilizzati elettroliti acquosi e organici, ma più recentemente, ricercatori e produttori hanno invece testato liquidi ionici per aumentare le prestazioni.

Sebbene i liquidi ionici siano sali, a temperatura ambiente non sono sorprendentemente solidi cristallini, come suggerisce il nome, sono in realtà liquidi.

Ciò conferisce ai liquidi ionici numerosi vantaggi rispetto agli elettroliti convenzionali perché sono stabili, non infiammabile, e spesso molto più rispettosi dell'ambiente.

Per esplorare l'eccitante potenziale offerto dai liquidi ionici per le tecnologie elettrochimiche emergenti, gli autori hanno progettato un nuovo set di elettroliti liquidi ionici simili a detergenti altamente efficienti e hanno spiegato come funzionano sulle superfici degli elettrodi.

Capire come funzionano aiuterà a progettare dispositivi ancora più efficienti per immagazzinare energia elettrica.

Professor Julian Eastoe, dalla School of Chemistry dell'Università di Bristol, è coautore dello studio. Ha detto:"Per fare questa scoperta è stato necessario un team di scienziati con un insieme di abilità molto diversificato, che abbraccia la sintesi chimica, strutturale avanzato, microscopia e tecniche elettriche, nonché metodi computazionali.

"Questo lavoro dimostra il potere della ricerca scientifica 'senza confini', i gruppi di diverse nazioni hanno contribuito con la propria esperienza per rendere 'il tutto più grande della somma delle parti'."

Coautore, Xianwen Mao, del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha aggiunto:"Abbiamo progettato una nuova classe di liquidi ionici in grado di immagazzinare energia in modo più efficiente.

"Questi liquidi ionici simili a detergenti possono autoassemblarsi in strutture a doppio strato simili a sandwich sulle superfici degli elettrodi. Ed è proprio per questo che offrono migliori prestazioni di conservazione dell'energia".

Tipicamente, per elettroliti a contatto con un elettrodo carico, la distribuzione degli ioni è dominata da interazioni elettrostatiche coulombiane.

Però, questa distribuzione può essere controllata rendendo i liquidi ionici simili a saponette, o anfifilico, in modo che le molecole ora abbiano domini polari e non polari separati, esattamente come i comuni detersivi.

Questi elettroliti simili a sapone formano quindi spontaneamente strutture a doppio strato sulle superfici degli elettrodi, portando a capacità di accumulo di energia molto migliorate. I ricercatori hanno scoperto che anche la temperatura e la tensione applicata influiscono sulle prestazioni di accumulo di energia.

Questa nuova classe di elettroliti può essere adatta per operazioni impegnative, come le trivellazioni petrolifere e l'esplorazione spaziale, ma possono anche aprire la strada a supercondensatori nuovi e migliorati nelle auto ibride.

Questi dispositivi sono componenti essenziali nelle moderne auto ibride e possono superare le batterie in termini di maggiore potenza e migliore efficienza.

Ciò è particolarmente vero durante la frenata rigenerativa, dove il lavoro meccanico viene trasformato in energia elettrica, che possono essere immagazzinati rapidamente in supercondensatori pronti per essere rilasciati.

Ciò riduce il consumo di energia ed è molto più rispettoso dell'ambiente. Ma ancora più importante, utilizzando i nuovi elettroliti come quelli sviluppati in questo studio, i futuri supercondensatori potrebbero persino essere in grado di immagazzinare più energia delle batterie, potenzialmente la sostituzione delle batterie in applicazioni quali veicoli elettrici, elettronica personale, e impianti di stoccaggio dell'energia a livello di rete.