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Nuove membrane efficienti ed economiche per l’accumulo energetico

Un team di ricercatori della National University of Singapore’s – Nanoscience and Nanotechnology Initiative (NUSNNI), coordinato dal Dott. Xie Xian Ning, ha sviluppato un innovativo sistema di accumulo energetico a membrana.

Energy Storage Membrane (NUSNNI)

Energy Storage Membrane (NUSNNI)

Come è noto, uno degli ostacoli maggiori per la diffusione delle fonti rinnovabili è la scarsa disponibilità di sistemi di accumulo energetico economici e a basso impatto ambientale. Il team della NUSNNI ha sviluppato a livello di laboratorio una membrana che non solo potrebbe rivelarsi una soluzione particolarmente economica ed efficiente per lo stoccaggio energetico, ma presenta notevoli vantaggi in termini di impatto ambientale. Per realizzare questa membrana nanostrutturata, morbida ed elastica, i ricercatori hanno utilizzato un polimero polistirenico. La membrana, se inserita tra due dischi metallici e caricata elettricamente, può stoccare fino a 0.2 farad per centimetro quadrato, un valore di capacità elettrica considerevole se comparato a quello tipico dei supercapacitori standard, che è di 1 microfarad per centimetro quadrato. Un altro vantaggio è che il costo di questo dispositivo è notevolmente basso, oltre dieci volte inferiore a quello delle tecnologie di stoccaggio basate sull’impiego di fluidi elettrolitici, come le batterie agli ioni di litio e i supercapacitori.

I ricercatori hanno dimostrato la validità del dispositivo a livello di laboratorio, e al momento stanno cercando finanziatori esterni in grado di avviare la fase di prima ingegnerizzazione. Tra i vari attori che stanno supportando la ricerca a livello economico, è da segnalare la Singapore-MIT Alliance for Research & Technology (SMART).

Superata la fase di ingegnerizzazione e sviluppo, la membrana potrebbe essere utilizzata in associazione a veicoli ibridi, pannelli solari e turbine eoliche, e in tutte quelle applicazioni in cui è necessario disporre di un dispositivo di accumulo energetico in grado di mitigare gli svantaggi e l’inefficienza causati dall’intermittenza delle fonti energetiche.

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Dissalare l’acqua marina grazie al solare fotovoltaico a concentrazione e alle nanomembrane

Fonte:  IBM

Well-defined Nanostructured Membranes - IBMIBM e King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST), l’organizzazione nazionale di ricerca e sviluppo dell’Arabia Saudita, hanno intrapreso una collaborazione di ricerca finalizzata a creare un impianto di dissalazione dell’acqua basato su una combinazione di due tecnologie innovative ed in grado di offrire una soluzione alla crescente domanda di acqua potabile da parte della popolazione saudita. Nella città di Al Khafji sarà infatti costruito prossimamente un nuovo impianto di dissalazione ad alta efficienza energetica, con una capacità di produzione prevista di 30.000 metri cubi al giorno ed idoneo a  servire 100.000 persone. Il KACST prevede di alimentare l’impianto con la tecnologia UHCPV (Ultra-High Concentrator Photovoltaic), sviluppata insieme ad IBM, utilizzando un sistema fotovoltaico (CPV) ad una concentrazione superiore a 1.500 soli. All’interno dell’impianto, inoltre, il processo di dissalazione sarà basato su un’innovativa tecnologia a nanomembrana in grado di filtrare i sali e le tossine potenzialmente nocive presenti nell’acqua, utilizzando minore energia rispetto ad altre forme di depurazione.

Allo stato attuale i metodi più comunemente impiegati per la dissalazione dell’acqua marina sono la tecnologia termica (distillazione seguita da condensazione) e l’osmosi inversa, ma presentano entrambi un costo troppo elevato per essere applicato su larga scala. Nella osmosi inversa, in particolare, l’elevato costo è dovuto soprattutto a problemi di natura tecnica che pregiudicano il buon funzionamento delle membrane polimeriche comunemente utilizzate nel processo. La ricerca congiunta KACST e IBM è incentrata sul miglioramento delle membrane attraverso la modifica delle proprietà dei polimeri su nanoscala. Grazie alla combinazione offerta dall’elevato apporto energetico fornito dalla tecnologia solare a concentrazione e dalle proprietà della nuova nanomembrana, sarà possibile migliorare l’efficienza energetica del processo e ridurre significativamente il costo della dissalazione dell’acqua marina.

Trasformare l’acqua salata in acqua dolce in modo efficace in termini di costi ed efficiente in termini di energia offre un enorme potenziale per affrontare la crescita della domanda mondiale di acqua pulita. Attualmente nel nostro pianeta una persona ogni cinque non ha ancora accesso all’acqua potabile e occorre trovare presto una soluzione per far fronte a questa crescente domanda.  Utilizzando queste nuove tecnologie, IBM e KACST si pongono l’obiettivo di realizzare sistemi di desalinizzazione implementabili a breve sia in tutta l’Arabia Saudita che a livello mondiale.

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