Raccoglitore di energia proveniente da sorgenti multiple per dispositivi indossabili di prossima generazione

Potreste non aver mai sentito nominare le perovskiti nei circoli informatici, ma un recente lavoro dell’Università di Oulou le potrebbe far presto diventare un argomento di tendenza nelle discussioni. Le perovskiti, che sono una famiglia di minerali (materiale ferroelettrico pieno di minuscoli dipoli elettrici), sono state scoperte per la prima volta nei monti Urali della Russia da Gustav Rose nel 1839. Esse sono conosciute soprattutto per il loro importante impatto sul settore dell’energia solare, dove le celle solari a base di perovskite sono tenute in gran stima per la loro efficienza in termini di costi, flessibilità e facilità di produzione.

Le perovskiti usate nelle celle solari sono comunque solo una delle molte varianti esistenti. Esse mostrano le giuste proprietà per convertire in modo efficiente l’energia solare in elettricità, mentre altri membri della famiglia sono in grado di sfruttare l’energia proveniente da cambiamenti di temperatura e pressione che possono manifestarsi in seguito al movimento.

Il punto è che molte perovskiti possono raccogliere diversi tipi di energia, ma solo un tipo alla volta e non simultaneamente. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, forme di energia quali calore, sole e movimento non sono costanti. Lo sfruttamento di solo una di queste forme è di conseguenza inattuabile per alimentare dispositivi quali sensori biometrici o smart watch.

Questa è in effetti la qualità positiva delle KBNNO, un tipo specifico di perovskite studiato dai ricercatori finanziati nell’ambito del progetto NEXTGENERGY: esse possono sfruttare multiple forme di energia contemporaneamente. Esistono già molti dispositivi capaci di fare ciò, ma essi ci riescono mettendo assieme differenti materiali. Le KBNNO sono in grado di farlo da sole.

Precedenti studi si erano già concentrati sulle proprietà fotovoltaiche e generali ferroelettriche delle KBNNO. Questi studi, effettuati qualche centinaio di gradi sotto il punto di congelamento, avevano già stabilito che, quando le KBNNO subiscono dei cambiamenti di temperatura, i loro dipoli si disallineano e questo genera una corrente elettrica. Si accumula inoltre una carica elettrica in base alla direzione verso cui puntano i dipoli, e in seguito alla deformazione del materiale alcune regioni attraggono o respingono le cariche, nuovamente generando una corrente.

Ma ciò che ancora non si conosceva era come il materiale si comporta al di sopra della temperatura ambiente. I ricercatori di NEXTGENERGY non solo miravano a colmare questa lacuna della conoscenza, ma lo hanno fatto concentrandosi anche allo stesso tempo su altre proprietà delle KBNNO relative a temperatura o pressione.

Gli esperimenti del team mostrano che le KBNNO sono abbastanza valide per generare elettricità dal calore e dalla pressione, ma altre perovskiti sono migliori nel fare questo. Ma essi dimostrano anche che la composizione delle KBNNO può essere modificata per migliorare le loro proprietà piroelettriche e piezoelettriche. “Potenzialmente tutte queste proprietà potrebbero essere portate a un punto di massimo,” dice Yang Bai, borsista Marie-Sklodowska Curie all’Università di Oulou.

Yang Bai e il suo team stanno già lavorando su questo materiale migliorato. Entro il prossimo anno, essi sperano di costruire il prototipo di un dispositivo per la raccolta di energia proveniente da sorgenti multiple, che potrebbe giungere sul mercato nel giro di pochi anni.

“Questo darà un impulso allo sviluppo dell’internet delle cose e delle città intelligenti, dove sensori e dispositivi che consumano elettricità possono essere sostenibili dal punto di vista energetico,” ha detto Bai. Senza il bisogno di prese elettriche o batterie, tali dispositivi potrebbero davvero segnare l’inizio di una nuova era per i fabbricanti di dispositivi intelligenti.

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