Come in Minecraft: il mattone che immagazzina elettricità

Di solito la frase “power brick” si riferisce affettuosamente all’adattatore di qualcosa – come, ad esempio, a quello di un laptop. Ma cosa succederebbe se quel termine fosse interpretato alla lettera e si riferisse a un vero mattone? Un team guidato da Hongmin Wang, ricercatore presso la Washington University di St. Louis, US, si è proposto di creare un vero mattone elettrificato.Più o meno come i redbricks di Minecraft, per intenderci, ma veri.

Più specificamente, il team ha voluto verificare se una particolare tecnica di rivestimento a vapore – già utlizzata in altri contesti – avrebbe potuto trasformare normali mattoni rossi in parte di un supercondensatore. In realtà non è così strano come sembra, dato che il colore rosso tipico dei mattoni è dovuto ai minerali di ferro che lo compongono e che il ferro è un componente piuttosto comune presente anche nelle sostanze chimiche impiegate per le batterie.

Inoltre, i mattoni sono spesso porosi, il che significa che c’è molta superficie disponibile per un eventuale trattamento di rivestimento che voglia interagire con quel ferro.

Il processo di trasformazione

Il processo (qualcosa con la quale i ricercatori si erano già misurati in precedenza) prevede il riscaldamento del mattone insieme ad acido cloridrico e ad un composto organico. Le due sostanze liquide evaporano e si condensano sulla superficie ruvida del mattone. L’acido scioglie parte del minerale di ferro, liberando atomi di ferro che aiutano le molecole organiche a legarsi per formare catene polimeriche che rivestono la superficie.

Il polimero produce fibre microscopiche che formano uno strato continuo ed elettricamente conduttivo su ciascuna faccia del mattone, che mantiene inalterate le proprie caratteristiche – tranne il colore che, a questo punto, vira verso il nero.

Le prestazioni dei mattoni così trattati

Il team ha testato le prestazioni in un paio di diverse configurazioni, inclusa una che ha impiegato un robusto elettrolita in gel, inserito tra i mattoni come malta.

Rivestire poi il mattone cosi ottenuto con resina epossidica lo rende impermeabile e capace di resistere anche sott’acqua, mentre impedisce anche che l’elettrolito si secchi.

Ovviamente sono possibili molte combinazioni di mattoni collegati in serie e in parallelo, sebbene per i test abbiano cablato in serie tre unità di minuscoli mattoni delle dimensioni di una zolletta di zucchero. Dopo la ricarica completa in 15 secondi, questa configurazione ha alimentato un LED per circa 11 minuti prima che la tensione scendesse dai 2,7 volt iniziali al di sotto dei 2,5 volt richiesti dal LED.

Anche con i mattoni a grandezza naturale, però, l’accumulo totale di energia è tutto fuorché rilevante. Il team di lavoro ha stimato che un muro di questi mattoni potrebbe contenere circa 1,6 wattora per metro quadrato di superficie del muro.
Ciò significa che un muro di tre metri per sei (10 piedi per 20 piedi) potrebbe contenere circa 20 wattora di elettricità.
Di conseguenza, non è certamente possibile affermare che il mattone ” permette di trasformare la tua casa in una batteria!”  ma sicuramente che, allo stato attuale, “la tecnica sviluppata aggiunge valore a un materiale da costruzione, a basso costo, e si dimostra capace di abilitare processi scalabili per accumulare energia e alimentare microdispositivi incorporati in applicazioni architettoniche” dichiarano i ricercatori. Le pareti cosi alimentate probabilmente non metteranno in discussione il Powerwall di Tesla (13,5 kilowattora in meno di un metro quadrato sul muro) a breve, ma rappresentano comunque un interessante opportunità.

Ad ogni modo, not “just another brick in the wall”!