Generazione di elettricità dall'umidità: Nuovo meccanismo rivoluzionario

" Il nuovo meccanismo rivoluzionario per generare elettricità dall'umidità dell'aria. Un'innovativa soluzione energetica sostenibile e accessibile"

maggio 25, 2023

Generazione di elettricità dall'umidità dell'aria: un nuovo meccanismo scoperto dai ricercatori

Introduzione

La generazione di elettricità dall'umidità dell'aria è diventata possibile grazie a un innovativo meccanismo scoperto dai ricercatori. L'energia può essere estratta in modo costante da materiali porosi con dimensioni dei pori inferiori a 100 nanometri. Questo processo offre una nuova prospettiva per la produzione di energia sostenibile, tuttavia, è necessario soddisfare una condizione cruciale.

Il principio della generazione di elettricità dall'umidità

I ricercatori dell'Università del Massachusetts ad Amherst, guidati da Jun Yao, hanno identificato un interessante parallelismo tra la generazione di elettricità e le gocce d'acqua presenti nelle nuvole temporalesche. In entrambi i casi, le cariche elettriche sono coinvolte nel processo. L'acqua, essendo un liquido polare, svolge un ruolo chiave nella creazione di cariche elettriche. Le molecole d'acqua, infatti, non sono elettricamente neutre.

Utilizzando nanofibre proteiche prodotte dal batterio Geobacter sulfurreducens, i ricercatori sono riusciti inizialmente a generare elettricità dall'umidità atmosferica. Successivamente, hanno esplorato la possibilità di applicare lo stesso principio a diversi materiali. È emerso che il fattore determinante per l'accumulo di una tensione elettrica è la dimensione dei pori del materiale, che deve essere inferiore al cammino libero medio delle molecole d'acqua nell'aria (circa 100 nanometri).

Materiali porosi e la generazione di elettricità

La collisione delle molecole d'acqua con i materiali porosi provoca una carica positiva nel materiale stesso, poiché le molecole d'acqua agiscono come una sostanza caricata negativamente. Tuttavia, le molecole d'acqua non penetrano profondamente nei pori, quindi la generazione di carica avviene solo vicino alla superficie del materiale poroso. Ciò crea uno squilibrio di carica simile a quello presente nelle nuvole, in cui la parte superiore accumula una maggiore carica rispetto alla parte inferiore. Sfruttando questo gradiente di carica, è possibile generare elettricità.

I ricercatori hanno esaminato diversi materiali, tra cui nanofibre di cellulosa, proteine della fibra di seta, scaglie di ossido di grafene e il polimero Pedot (poli-3,4-etilendiossitiofene), per valutarne la capacità di generare una tensione elettrica. È emerso che i materiali organici hanno prestazioni superiori rispetto ai materiali non organici, grazie alla presenza di gruppi molecolari in grado di legare l'umidità. Inoltre, le strutture metallo-organiche mostrano un notevole potenziale.

Applicazioni e prospettive future

Le tensioni generate nell'ordine dei nanovolt non producono una corrente significativa, ma gli scienziati suggeriscono di impilare gli strati di materiali porosi per aumentare l'efficienza. Si stima che la densità energetica di un dispositivo di questo tipo possa raggiungere un kilowatt per metro cubo. Ciò offre grandi opportunità per la produzione di energia sostenibile, poiché l'umidità dell'aria non viene "consumata", ma mantiene un equilibrio dinamico nei pori, consentendo la generazione di elettricità in qualsiasi momento e ovunque sulla Terra, indipendentemente dalla radiazione solare o dal vento.

I ricercatori hanno chiamato il loro dispositivo "Air-gen", che deriva da "generatore d'aria". Grazie alla regolazione del livello di umidità, è possibile immaginare l'utilizzo di diversi materiali per la generazione di energia nelle foreste pluviali e nelle regioni più secche. Questo nuovo meccanismo apre la strada a soluzioni energetiche innovative e sostenibili.