Elettricità in bottiglia

È possibile immagazzinare una grande quantità di energia elettrica nel vetro, lo ha scoperto un gruppo di scienziati della Pennsylvania State University


Se lo infili fra due lamine di metallo, un sottile strato di vetro industriale può contenere un sacco di elettricità. Nicholas Smith, scienziato dei materiali della Pennsylvania State University di University Park, USA, e colleghi che hanno inventato questo speciale “condensatore” pensano che potrebbe essere utile per strumenti medici come i defibrillatori, ma anche per le batterie delle macchine elettriche di generazione futura.

Di solito i condensatori sono formati da piastre rettangolari di materiale dielettrico, e sono fondamentali per quegli utilizzi in cui le normali batterie hanno una performance scadente. Sono infatti in grado di rilasciare una grande quantità di energia in un tempo brevissimo e si ricaricano molto velocemente (caratteristiche che li rendono ideali per fornire energia ai flash fotografici o per accendere una macchina, per esempio). Inoltre al contrario delle normali batterie, che hanno un numero molto limitato di cicli di carica, possono scaricarsi e ricaricarsi per milioni di volte.

Il bario boroaluminosilicato utilizzato da Smith, materiale che di solito viene usato per gli schermi televisivi piatti,  riesce ad immagazzinare due volte la carica del polipropilene, che attualmente è il materiale più comune nei condensatori ad alte prestazioni energetiche. Il vetro industriale, a differenza di molti altri materiali usati oggi per questo scopo, è anche economico e questo lo rende molto competitivo.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Materials letters. Lo strato di vetro testato da Smith e colleghi, spesso circa 50 micron – più o meno metà di un capello umano – , è stato poi immerso nell’acido e ridotto a uno spessore da 10 a 20 micron. La sottile piastra è stata poi collegata a due elettrodi ai quali è stata applicato un voltaggio crescente per testarne il limite di resistenza – circa 22.000 volt. Raggiunto il limite l’energia è stata rilasciata, come raccontato da Smith stesso, “come un fulmine attraverso l’aria”.

Federica Sgorbissa
Federica Sgorbissa è laureata in Psicologia con un dottorato in percezione visiva ottenuto all'Università di Trieste. Dopo l'università, ha ottenuto il Master in comunicazione della scienza della SISSA di Trieste. Da qui varie esperienze lavorative, fra le quali addetta all'ufficio comunicazione del science centre Immaginario Scientifico di Trieste e oggi nell'area comunicazione di SISSA Medialab. Come giornalista free lance collabora con alcune testate come Le Scienze e Mente & Cervello.

3 Commenti

  1. Si tratta in effetti della bottiglia di Leyda, riportata come il primo “condensatore” di carica elettrica. Il vetro fa da “dielettrico” tra le armature di metallo (elettrodi), ed immagazzina energia dal campo elettrico tra le armature attraverso il meccanismo della polarizzazione, cioe’ del progressivo allineamento dei piccoli dipoli da cui e’ composto a livello microscopico lungo il campo elettrico esterno.
    L’energia cosi’ immagazzinata risulta notevolmente superiore a quella immagazzinata dalle stesse armature in assenza del dielettrico.

  2. La novità rispetto alla vecchia bottiglia di Leyda sta nell’enorme rigidità dielettrica di questo materiale, circa 220 megavolt al cm rispetto ai circa 500 kilovolt al cm dei vetri comuni. Questo significa che a parità di tensione applicata il condensatore può essere estremamente più sottile senza che si scarichi per passaggio di scintilla “dall’interno”. Più che una novità in campo fisico, è una novità nel campo della scienza dei materiali.

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