La capacità di caricare i cellulari in pochi secondi è un passo avanti dopo che i ricercatori dell'Università di Waterloo hanno utilizzato la nanotecnologia per migliorare significativamente i dispositivi di accumulo di energia noti come supercondensatori.

Il loro nuovo design raddoppia all'incirca la quantità di energia elettrica che i dispositivi di ricarica rapida possono contenere, aiutando a spianare la strada per un eventuale utilizzo in qualsiasi cosa, da smartphone e computer portatili, ai veicoli elettrici e ai laser ad alta potenza.

"Stiamo mostrando numeri record per la capacità di accumulo di energia dei supercondensatori, " ha detto Michael Pope, un professore di ingegneria chimica che ha guidato la ricerca Waterloo. "E più densi di energia possiamo renderli, più batterie possiamo iniziare a sostituire."

I supercondensatori sono un promettente, alternativa ecologica alle batterie tradizionali, con vantaggi tra cui maggiore sicurezza e affidabilità, oltre a una ricarica molto più veloce, ma le applicazioni sono state finora limitate dalla loro capacità di archiviazione relativamente bassa.

I supercondensatori commerciali esistenti immagazzinano solo energia sufficiente, Per esempio, per alimentare cellulari e laptop per circa il 10% della durata delle batterie ricaricabili.

Per aumentare tale capacità, Pope e i suoi collaboratori hanno sviluppato un metodo per rivestire strati atomicamente sottili di un conduttore chiamato grafene con un sale liquido oleoso negli elettrodi del supercondensatore.

Il sale liquido funge da distanziatore per separare i sottili fogli di grafene, impedendo loro di impilarsi come pezzi di carta. Ciò aumenta notevolmente la loro superficie esposta, una chiave per massimizzare la capacità di accumulo di energia.

Allo stesso tempo, il sale liquido svolge il doppio compito di elettrolita necessario per immagazzinare effettivamente la carica elettrica, minimizzando le dimensioni e il peso del supercondensatore.

"Questa è la parte davvero bella di questo, " Pope ha detto. "E 'un intelligente, design elegante."

L'innovazione utilizza anche un detergente per ridurre a pochi miliardesimi di metro le dimensioni delle goccioline di sale oleoso - che viene unito all'acqua in un'emulsione simile al condimento per insalata - migliorando la loro azione di rivestimento. Il detersivo funziona anche come velcro chimico per far aderire le goccioline al grafene.

L'aumento della capacità di stoccaggio dei supercondensatori significa che possono essere resi abbastanza piccoli e leggeri da sostituire le batterie per più applicazioni, in particolare quelli che richiedono una ricarica rapida, capacità di scarica rapida.

A breve termine, Il Papa ha affermato che supercondensatori migliori potrebbero sostituire le batterie al piombo nei veicoli tradizionali, ed essere utilizzato per catturare l'energia altrimenti persa dagli autobus e dai treni ad alta velocità quando frenano.

Più lontano, anche se è improbabile che raggiungano mai la piena capacità di stoccaggio delle batterie, i supercondensatori hanno il potenziale per alimentare in modo conveniente e affidabile dispositivi elettronici di consumo, veicoli e sistemi elettrici in luoghi remoti come lo spazio.

"Se sono commercializzati nei modi corretti per le applicazioni giuste, inizieremo a vederli sempre di più nella nostra vita di tutti i giorni, "ha detto il Papa.

La ricerca, che ha coinvolto anche Zimin She, Dottorando, e Debasis Ghosh, un borsista post-dottorato, è stato recentemente pubblicato sulla rivista ACS Nano .