Archivio gennaio 2012

Thomson Reuters “Top 100 Global Innovators”

Thomson Reuters ha recentemente pubblicato la classifica dei primi 100 “global innovators” dell’anno 2011, global company che si sono distinte, a livello worldwide, come leader per quanto concerne l’attività di innovazione tecnologica.

Thomson Reuters TOP100 Global Innovators

La classifica è frutto di un’attività di analisi, realizzata da Thomson Reuters, basata su metriche che fanno riferimento a vari aspetti dell’innovazione correlati all’attività brevettuale e scientifica di tali soggetti. Si tratta di aziende che hanno una significativa produzione di invenzioni, che stanno lavorando su sviluppi tecnologici riconosciuti come innovativi dagli uffici brevetti di tutti i principali paesi del mondo e per i quali richiedono protezione a livello globale.

Dallo studio emerge come la maggior parte delle aziende provenga dagli Stati Uniti, che si confermano paese leader nell’ambito dell’industria dei semiconduttori e dei componenti elettronici. L’Europa occupa una posizione di leadership nello sviluppo e produzione di macchinari; fra le aziende localizzate nel nostro continente si distingue Tetra Laval, gruppo di cui fa parte Tetra Pak, azienda socia di CRIT.

Il report dell’analisi svolta da Thomson Reuters è scaricabile gratuitamente, previa registrazione, al seguente link.

Fonte: Thomson Reuters

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Il nastro fotovoltaico-piezoelettrico che funziona anche con la pioggia

Nastro ibrido piezoelettrico

Nastro ibrido piezoelettrico

Riuscire a mitigare l’effetto negativo dell’intermittenza degli agenti atmosferici è da sempre considerato uno dei principali obiettivi degli sviluppatori di sistemi per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile. È per questo motivo che l’interesse della comunità scientifica internazionale è sempre più rivolto allo sviluppo di soluzioni ibride, in grado di sfruttare due o più risorse rinnovabili come vento, sole e pioggia.

All’Institute for Materials Research and Innovation (IMRI) dell’Università britannica di Bolton è stato inventato un sistema ibrido in grado di catturare l’energia da tutti e tre gli elementi atmosferici. Si tratta in pratica di un nastro fotovoltaico ibrido, della lunghezza di 20 centimetri, capace di generare energia elettrica sfruttando l’effetto piezoelettrico. Il nastro è composto da diversi elementi sovrapposti: il rivestimento polimerico del dispositivo, in fluoruro di polivinilidene (PVDE), quando è stimolato dal vento o dalle gocce di pioggia trasmette il movimento ai materiali ceramici piezoelettrici sottostanti che portano alla generazione di elettricità. Lo stesso nastro è poi ricoperto con un pellicola fotovoltaica ultra sottile e flessibile (le innovative celle solari organiche P3HT – PCBM) ed è completato dalla presenza di due elettrodi alle estremità.

Purtroppo, nonostante la capacità di catturare energia da diversi agenti esterni, il nastro foto-piezoelettrico realizzato dall’IMRI al momento presenta una bassa densità energetica. Ogni nastro ibrido, infatti,  è in grado di generare costantemente solo pochi milliwatt, motivo per cui è realistico ipotizzarne l’impiego unicamente per alimentare dispositivi a bassissima potenza. Inoltre, per ottimizzare lo sfruttamento dell’energia proveniente dagli agenti meteorologici, secondo i ricercatori sarebbe necessario realizzare dispositivi di forma conica, con una moltitudine di nastri vibranti in grado di captare l’energia del vento, del sole e della pioggia. In attesa di realizzare questi prototipi di “pini” foto-piezoelettrici, i ricercatori stanno lavorando per ridurre i costi generali del dispositivo e contemporaneamente per migliorarne l’efficienza, incorporando nanotubi di carbonio all’interno della sua struttura.

Parallelamente, il team di ricerca sta lavorando anche a un altro progetto, che prevede la realizzazione di fibre ibride utilizzabili nel settore tessile, realizzate con una tecnologia molto simile a quella utilizzata per i nastri foto-piezoelettrici. In caso di successo si potrebbero a breve realizzare indumenti rivestiti da materiale piezoelettrico, grazie ai quali sarebbe possibile produrre energia elettrica con i movimenti del corpo, e ricaricare dispositivi mobili come cellulari, tablet o altro.

Fonti: BBC News, Printed Electronics World

Articolo pubblicato anche da Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile

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Elettrodi in grafene nanostrutturato per migliorare i sistemi di accumulo energetico

L’utilizzo di elettrodi di grafene potrebbe portare alla realizzazione di nuovi dispositivi per lo stoccaggio energetico idonei per veicoli elettrici, fonti rinnovabili e applicazioni smart grid.

Elettrodi in grafene nanostrutturato

In un recente articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Nano Letters, i ricercatori di due aziende statunitensi Nanotek Instruments e Angstron Materials hanno proposto una nuova soluzione tecnologica in grado di combinare i vantaggi delle batterie elettrochimiche con quelli dei condensatori a doppio strato (supercapacitori), in modo da ottenere sistemi di accumulo energetico con alta potenza abbinata ad alta densità di energia.

Tutti gli scenari di possibile sviluppo della mobilità sostenibile e dell’approvvigionamento energetico, sono strettamente in relazione con la costruzione di idonei dispositivi di immagazzinamento dell’energia. Attualmente, i dispositivi più promettenti sono i supercondensatori e le batterie al litio.

Entrambe le soluzioni presentano alcuni svantaggi: mentre le batterie al litio offrono elevata densità di energia con bassa densità di potenza, i supercondensatori, al contrario, possono fornire alta densità di potenza, ma con bassa densità di energia. I supercondensatori, a differenza dei condensatori convenzionali, non si basano sull’impiego di un materiale dielettrico. L’elettrolita del condensatore, per l’effetto elettrico “doppio strato”, porta ad un’effettiva separazione di carica, anche se la separazione fisica degli strati è impercettibile. In generale, i supercondensatori offrono vantaggi quali ad alta densità di potenza, lunga durata di vita, semplici circuiti di ricarica, elevato grado di sicurezza e bassi costi. Tuttavia, essi presentano anche alcuni svantaggi, quali una bassa quantità di energia immagazzinata per unità di peso, un’alta autoscarica e una bassa tensione massima raggiungibile. Le batterie agli ioni di litio, d’altra parte, possono essere generalmente descritte dai loro tre componenti principali funzionali, e cioè l’anodo, il catodo e l’elettrolita. L’elettrolita, non acquoso, è comunemente costituito da una miscela di carbonati organici e contiene ioni di litio. Il catodo è basato su un ossido di metallo e il materiale più comune per l’anodo è la grafite. Queste batterie presentano la diffusione di ioni di litio tra l’anodo e il catodo, con la possibilità di questi ioni a migrare da o verso l’anodo e il catodo. Tuttavia, la bassa diffusione solido-superficie limita la massima densità di potenza. Ad oggi è presente una forte attività di ricerca per il miglioramento di ciascuno di questi singoli dispositivi, ma si stanno indagando anche nuovi approcci al problema.

Recentemente le attività di ricerca si sono concentrate su come applicare le nanotecnologie al fine di aumentare la densità di potenza caratteristiche delle batterie litio-ioni. Nella ricerca presentata da Nanotek Instruments e Angstron Materials, i ricercatori hanno scelto un approccio nuovo, utilizzando grafene nanostrutturato come materiale degli elettrodi. Nei dispositivi prototipali realizzati nel corso della ricerca, il grafene poroso nanostrutturato è collegato sia all’anodo che al catodo, in due blocchi distinti separati da una membrana porosa, ed è immerso nell’elettrolita. Il flusso di corrente è basato sullo scambio di litio tra la superficie dei due elettrodi in grafene nanostrutturato. Le due superficie in grafene possono catturare gli ioni di litio rapidamente e reversibilmente, attraverso meccanismi di adsorbimento di superficie e /o reazioni redox sempre di superficie. Gli autori della ricerca hanno effettuato gli esperimenti utilizzando diverse strutture in grafene. Lo studio è ancora in una fase preliminare, ma risultati sono stati così promettenti da rendere possibile l’ipotesi di una prossima realizzazione di sistemi in grado di raggiungere densità energetiche di 160 Wh/kg per unità di cella. Questo valore è oltre 30 volte superiore a quello raggiungibile con i supercapacitori convenzionali, ed è comparabile con quello delle batterie agli ioni di litio. In più, questi sistemi possono raggiungere densità di potenza di 100 kW/kg per unità di cella, 10 volte superiori a quelle dei tradizionali supercondensatori e addirittura 100 volte maggiori delle batterie agli ioni di litio.

Articolo pubblicato anche da Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile
Articolo originale in lingua inglese: Graphene Electrodes Lead to Improved Energy Storing Devices

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