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Progressi su un nuovo modo potente per generare elettricità
Circa quattro anni fa, i ricercatori di Michael Strano laboratorio di ingegneria chimica al MIT ha rivestito un breve pezzo di filato fatto di nanotubi di carbonio con TNT e ha illuminato un'estremità con un laser. Scintillava e bruciava come una miccia, dimostrando un nuovo modo di generare elettricità che produce quantità fenomenali di energia.
All'epoca nessuno capiva come funzionasse, ed era così inefficiente che era poco più di una curiosità di laboratorio, dice Strano.
Ora, Strano ha capito la fisica sottostante, che ha aiutato il suo team a migliorare notevolmente l'efficienza, di 10.000 volte, e ha tracciato un percorso per continui miglioramenti rapidi. Un giorno, i generatori che sfruttano il fenomeno potrebbero far durare più a lungo l'elettronica portatile e rendere le auto elettriche convenienti come quelle convenzionali, estendendone l'autonomia e consentendo un rapido rifornimento in pochi minuti.
Le efficienze dei dispositivi di laboratorio realizzati finora sono ancora basse rispetto ai generatori convenzionali. L'ultimo dispositivo di Strano ha un'efficienza di poco superiore allo 0,1 percento, mentre i generatori convenzionali sono efficienti dal 25 al 60 percento.
Ma Strano dice che potrebbero essere utili in alcune applicazioni di nicchia, dove è necessaria un'improvvisa esplosione di potenza. E Strano afferma che gli ulteriori miglioramenti nell'efficienza significano che presto potrebbero essere fattibili applicazioni più ampie.
I nuovi generatori sfruttano un fenomeno che Strano chiama onda termoelettrica. Il modo convenzionale per generare elettricità bruciando un combustibile consiste nell'usare il calore per far sì che i gas in espansione azionano una turbina o un pistone. Nel sistema di Strano, mentre il carburante brucia lungo i suoi nanotubi, l'onda di combustione spinge gli elettroni davanti a sé, creando una corrente elettrica. È un modo molto più diretto ed efficiente per generare elettricità, poiché non sono necessarie turbine o generatori convenzionali.
Dal momento che il nanogeneratore funziona con combustibili liquidi, che immagazzinano molta più energia delle batterie, c'è la speranza che possano consentire alle auto elettriche di andare molto più lontano di quanto non facciano ora.
È una configurazione non dissimile da quella di un motore a combustione interna, in cui esplosioni di carburante vengono spruzzate nelle camere di combustione per azionare i pistoni. I circuiti elettronici di potenza potrebbero prendere le esplosioni di energia da diversi generatori di nanotubi e renderla più liscia, usandola per azionare i motori elettrici in un'auto, ad esempio. Il serbatoio del carburante può essere riempito come quello di un'auto convenzionale. E poiché i nanotubi di carbonio non vengono consumati nel processo, possono essere utilizzati più e più volte.
Di recente, Strano ha scoperto che il passaggio dai nanotubi a fogli piatti di nanomateriali, come il grafene spesso un atomo, migliora l'efficienza. Anche modellare le lastre per dirigere l'energia dell'onda termoelettrica aumenta le prestazioni.