Un gruppo di ingegneri dell'Università del Wisconsin-Madison e un collaboratore cinese hanno sviluppato un nanogeneratore che raccoglie energia dall'attrito dei pneumatici di rotolamento di un'auto.

Un metodo innovativo per riutilizzare l'energia, il nanogeneratore alla fine potrebbe fornire ai produttori di automobili un nuovo modo per ottenere una maggiore efficienza dai loro veicoli.

I ricercatori hanno riportato il loro sviluppo, che è il primo del suo genere, in un articolo pubblicato il 6 maggio, 2015, nel diario Nano energia .

Xudong Wang, il borsista Harvey D. Spangler e professore associato di scienza e ingegneria dei materiali alla UW-Madison, e il suo studente di dottorato Yanchao Mao hanno lavorato su questo dispositivo per circa un anno.

Il nanogeneratore si basa sull'effetto triboelettrico per sfruttare l'energia dal potenziale elettrico variabile tra la pavimentazione e le ruote di un veicolo. L'effetto triboelettrico è la carica elettrica che risulta dal contatto o dallo sfregamento di due oggetti dissimili.

Wang afferma che il nanogeneratore fornisce un modo eccellente per sfruttare l'energia che di solito viene persa a causa dell'attrito.

"L'attrito tra il pneumatico e il terreno consuma circa il 10 percento del carburante di un veicolo, " dice. "Quell'energia è sprecata. Quindi, se possiamo convertire quell'energia, potrebbe darci un ottimo miglioramento nell'efficienza del carburante."

Il nanogeneratore si basa su un elettrodo integrato in un segmento del pneumatico. Quando questa parte della superficie del pneumatico viene a contatto con il suolo, l'attrito tra queste due superfici alla fine produce una carica elettrica, un tipo di elettrificazione del contatto noto come effetto triboelettrico.

Durante le prove iniziali, Wang e i suoi colleghi hanno usato un'auto giocattolo con luci a LED per dimostrare il concetto. Hanno attaccato un elettrodo alle ruote della macchina, e mentre rotolava per terra, le luci a LED si sono accese e spente. Il movimento degli elettroni causato dall'attrito era in grado di generare energia sufficiente per alimentare le luci, sostenendo l'idea che l'energia persa per attrito possa essere effettivamente raccolta e riutilizzata.

"Indipendentemente dall'energia sprecata, possiamo recuperarlo, e questo rende le cose più efficienti, " dice Wang. "Penso che questa sia la parte più eccitante di tutto questo, ed è qualcosa che cerco sempre:come risparmiare energia dai consumi."

I ricercatori hanno anche determinato che la quantità di energia sfruttata è direttamente correlata al peso di un'auto, così come la sua velocità. Pertanto, la quantità di energia risparmiata può variare a seconda del veicolo, ma Wang stima un aumento di circa il 10% del consumo medio di carburante del veicolo, data l'efficienza di conversione dell'energia di attrito del 50%.

"C'è un grande potenziale con questo tipo di energia, " dice Wang. "Penso che l'impatto potrebbe essere enorme".