Link mancante scoperto: Nuove ricerche predispongono il terreno per caricare i telefoni in meno di un minuto

I ricercatori della CU Boulder hanno fatto una svolta nella comprensione del movimento degli ioni nei materiali porosi, consentendo potenzialmente la ricarica più rapida dei supercondensatori e trasformando l'accumulo di energia per l'elettronica e le reti elettriche. Credito: SciTechDaily.com

Gli scienziati della CU Boulder hanno scoperto come gli ioni si muovono nei pori minuscoli, migliorando potenzialmente l'accumulo di energia in dispositivi come i supercondensatori. La loro ricerca aggiorna la legge di Kirchhoff, con implicazioni significative per l'accumulo di energia nei veicoli e nelle reti elettriche.

Immagina se il tuo laptop o telefono scarico potesse essere caricato in un minuto, o se un'auto elettrica potesse essere completamente alimentata in soli 10 minuti. Sebbene ciò non sia ancora possibile, una nuova ricerca di un team di scienziati della CU Boulder potrebbe potenzialmente rendere questi progressi una realtà.

Pubblicato nei Proceedings of the National Academy of Sciences, i ricercatori del laboratorio di Ankur Gupta hanno scoperto come minuscole particelle cariche, chiamate ioni, si muovono all'interno di una complessa rete di minuscoli pori. La svolta potrebbe portare allo sviluppo di dispositivi di accumulo di energia più efficienti, come i supercondensatori, ha affermato Gupta, professore associato di ingegneria chimica e biologica.

"Dato il ruolo critico dell'energia nel futuro del pianeta, mi sono sentito ispirato ad applicare le mie conoscenze di ingegneria chimica al progresso dei dispositivi di accumulo di energia", ha affermato Gupta. "Mi è sembrato che l'argomento fosse in qualche modo poco esplorato e, in quanto tale, l'opportunità perfetta".

Gupta ha spiegato che diverse tecniche di ingegneria chimica vengono utilizzate per studiare il flusso in materiali porosi come i serbatoi di petrolio e la filtrazione dell'acqua, ma non sono state pienamente utilizzate in alcuni sistemi di accumulo di energia.

La scoperta è significativa non solo per l'accumulo di energia nei veicoli e nei dispositivi elettronici, ma anche per le reti elettriche, dove la domanda di energia fluttuante richiede un accumulo efficiente per evitare sprechi durante i periodi di bassa domanda e per garantire una rapida fornitura durante i periodi di alta domanda.

I supercondensatori, dispositivi di accumulo di energia che si basano sull'accumulo di ioni nei loro pori, hanno tempi di ricarica rapidi e durate più lunghe rispetto alle batterie.

"L'attrattiva principale dei supercondensatori risiede nella loro velocità", ha affermato Gupta. "Quindi come possiamo rendere più veloce la loro carica e il rilascio di energia? Con un movimento più efficiente degli ioni".

Le loro scoperte modificano la legge di Kirchhoff, che ha governato il flusso di corrente nei circuiti elettrici dal 1845 ed è un punto fermo nelle lezioni di scienze degli studenti delle scuole superiori. A differenza degli elettroni, gli ioni si muovono a causa sia dei campi elettrici che della diffusione, e i ricercatori hanno determinato che i loro movimenti alle intersezioni dei pori sono diversi da quanto descritto nella legge di Kirchhoff.

Prima dello studio, i movimenti degli ioni erano descritti nella letteratura solo in un poro dritto. Attraverso questa ricerca, il movimento degli ioni in una rete complessa di migliaia di pori interconnessi può essere simulato e previsto in pochi minuti.