Perché non sfruttare una preziosa fonte di energia qual è il movimento del nostro corpo? I ricercatori del Nanomaterials and Energy Devices Laboratory della Vanderbilt University si sono mossi in questa direzione realizzando un nuovo dispositivo ultra sottile. La vera sfida era quella di poter ottenere energia elettrica dai più piccoli e lenti movimenti che eseguiamo continuamente e sembra proprio che ci siano riusciti. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista ACS Energy Letters.

Un nuovo passo avanti, quindi, nel campo dell’energy harvesting, di cui avevamo già parlato nel caso dell’innovativo sistema di alimentazione per i dispositivi impiantabili che abbandonava le batterie utilizzando, al loro posto, supercondensatori realizzati in grafene.

Energia pulita e sempre disponibile

Dispositivo ultrasottile che ricava energia elettrica dal movimento umano
Questo dispositivo è in grado di generare corrente elettrica se sottoposto a stress meccanico. https://news.vanderbilt.edu

Il concetto dell’energy harvesting consiste nell’ottenere energia elettrica da sorgenti alternative, ovvero quelle comunemente già disponibili nell’ambiente. Una prospettiva senz’altro allettante vista la necessità di utilizzare fonti rinnovabili per ridurre, non solo i costi energetici, ma soprattutto l’inquinamento.
In futuro, mi aspetto che diventeremo tutti sorgenti per la ricarica dei nostri dispositivi personali ricavando energia direttamente dai nostri movimenti e dall’ambiente” afferma Cary Pint, Assistente Professore di Ingegneria Meccanica che ha diretto la ricerca.
L’idea è proprio quella di utilizzare anche i più semplici movimenti del nostro corpo, una risorsa altrimenti sprecata, per alimentare gli apparecchi elettronici.

Quando si guarda Usain Bolt, si vede l’uomo più veloce sulla Terra. Quando lo guardo io, vedo una macchina che lavora a 5 Hertz.

Queste le parole Nitin Muralidharan, uno dei dottorandi che ha preso parte al progetto.

Quello realizzato dai ricercatori della Vanderbilt University (Nashville, Tennessee) è un dispositivo ultra sottile in grado di compiere quanto descritto. Costituito da strati di fosforo nero, un allotropo del fosforo avente una struttura cristallina simile al grafene, genera piccole quantità di energia elettrica quando sottoposto a stress meccanico, anche se semplicemente pressato, perfino alle basse frequenze del movimento umano (al di sotto dei 10 Hz, ovvero 10 cicli al secondo). Non solo. I test sui prototipi hanno verificato la generazione di corrente per tutta la durata di movimenti ad una frequenza di 0.01 Hz (un ciclo ogni 100 secondi), tanto che basterebbe anche solo stare comodamente seduti.

La scelta del fosforo nero, classificabile come materiale 2D, ha permesso una significativa riduzione delle dimensioni tali da raggiungere uno spessore circa 5000 volte inferiore a quello di un capello umano.

Fosforo nero
Questa immagine, ottenuta con microscopia elettronica a trasmissione, mostra gli strati ultrasottili di fosforo nero utilizzati nella realizzazione del dispositivo. Un angstrom (Å) corrisponde ad un decimo di un nanometro (nm), ovvero 10^-10 m. https://news.vanderbilt.edu

Tale spessore permetterebbe di integrare il dispositivo nel tessuto dei nostri indumenti. Una delle applicazioni più affascinanti è, infatti, proprio quella di realizzare in futuro un abbigliamento che, una volta indossato, possa fornire energia per ricaricare i nostri dispositivi, uno fra tutti il cellulare.

Dal punto di vista della sicurezza, i ricercatori rassicurano:

Le batterie di solito prendono fuco quando gli elettrodi positivi e negativi vanno in cortocircuito, accendendo l’elettrolita. Poiché il nostro raccoglitore ha due elettrodi identici, il cortocircuito non farà altro che inibire il dispositivo dalla raccolta di energia.

Una delle sfide da affrontare adesso riguarda la bassa tensione, nell’ordine dei millivolt, che il dispositivo riesce a generare. A tal proposito, l’intento è quello di studiare componenti elettrici, come gli schermi LCD, che funzionano a tensioni inferiori al normale.

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