Ricercatori del Laboratorio di Elettronica Organica dell'Università di Linköping, Svezia, hanno sviluppato la carta energetica, un nuovo materiale con un'eccezionale capacità di immagazzinare energia. Il materiale è costituito da nanocellulosa e un polimero conduttivo. I risultati sono stati pubblicati in Scienze avanzate .

Un foglio, 15 centimetri di diametro e pochi decimi di millimetro di spessore possono contenere fino a 1 F, che è simile ai supercondensatori attualmente sul mercato. Il materiale può essere ricaricato centinaia di volte e ogni carica richiede solo pochi secondi.

È un prodotto da sogno in un mondo in cui l'aumento dell'uso di energia rinnovabile richiede nuovi metodi per lo stoccaggio dell'energia, dall'estate all'inverno, da una giornata ventosa a una tranquilla, da una giornata di sole a una con forte copertura nuvolosa.

"Da un po' di tempo esistono film sottili che funzionano come condensatori. Quello che abbiamo fatto è produrre il materiale in tre dimensioni. Possiamo produrre fogli spessi, "dice Saverio Crispin, professore di elettronica organica e coautore dell'articolo appena pubblicato su Scienze avanzate .

Altri coautori sono ricercatori del KTH Royal Institute of Technology, Innventia, Technical University of Denmark e University of Kentucky.

Il materiale, carta di potere, sembra una carta leggermente plastificata e i ricercatori si sono divertiti a usare un pezzo per creare un cigno origami, che dà un'indicazione della sua forza.

Il fondamento strutturale del materiale è la nanocellulosa, che sono le fibre di cellulosa che, utilizzando acqua ad alta pressione, vengono scomposte in fibre sottili fino a 20 nm di diametro. Con le fibre di cellulosa in una soluzione di acqua, un polimero caricato elettricamente (PEDOT:PSS), anche in soluzione acquosa, è aggiunto. Il polimero forma quindi un sottile rivestimento attorno alle fibre.

"Le fibre coperte sono in grovigli, dove il liquido negli spazi tra di loro funziona come un elettrolita, " spiega Jesper Edberg, studente di dottorato, che condusse gli esperimenti insieme ad Abdellah Malti, che ha da poco concluso il dottorato.

Il nuovo materiale cellulosa-polimero ha stabilito un nuovo record mondiale di conduttività simultanea per ioni ed elettroni, il che spiega la sua eccezionale capacità di accumulo di energia. Inoltre, apre le porte a uno sviluppo continuo verso una capacità ancora più elevata. A differenza delle batterie e dei condensatori attualmente in commercio, la carta energetica è prodotta da materiali semplici:cellulosa rinnovabile e un polimero facilmente disponibile. È leggero, non richiede sostanze chimiche pericolose o metalli pesanti ed è impermeabile.

Il progetto Power Papers è finanziato dalla Fondazione Knut e Alice Wallenberg dal 2012.

"Ci lasciano alla nostra ricerca, senza richiedere lunghe relazioni, e si fidano di noi. Abbiamo molta pressione su di noi per consegnare, ma va bene se ci vuole tempo, e ne siamo grati, "dice il professor Magnus Berggren, direttore del Laboratorio di Elettronica Organica presso l'Università di Linköping.

La nuova carta power è proprio come la normale pasta di legno, che deve essere disidratato quando si fa la carta. La sfida è sviluppare un processo su scala industriale per questo.

"Insieme a KTH, Acreo e Innventia abbiamo appena ricevuto 34 milioni di corone svedesi dalla Fondazione svedese per la ricerca strategica per continuare i nostri sforzi per sviluppare un metodo di produzione razionale, una macchina continua per la carta di potenza, "dice il professor Berggren.