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Categoria: TECNOLOGIE

Pubblicato: 13 Agosto 2023

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Mentre si assiste alla lotta titanica fra i motori a combustione che dovrebbero essere nel futuro prossimo da motori elettrici, i cinesi della CAG hanno sviluppato una nuova tecnologia: stanno sperimentando un motore ad ammoniaca che promette di rivoluzionare il settore automobilistico se si riuscirà a renderlo un motore producibile in grandi numeri. Si tratta di un motore a combustione interna che utilizza l’ammoniaca come carburante: l’ammoniaca è un composto formato da azoto e idrogeno NH3, che non produce anidride carbonica durante la combustione, ma solo vapore acqueo e azoto. Il motore ad ammoniaca è stato sviluppato da un’azienda cinese, GAC, che ha presentato un’unità da 2 litri e 163 cavalli, in grado di ridurre le emissioni di CO2 del 90% rispetto ai carburanti tradizionali.

Il motore che va ad ammoniaca

Durante la combustione, l’ammoniaca liquida è priva di emissioni di carbonio, idrocarburi e CO2. Inoltre è priva di emissioni di particolato. Lo svantaggio per l’uso nelle applicazioni ICE è stata tradizionalmente l’elevata emissione di azoto, sebbene GAC e Toyota affermino di aver risolto questo particolare problema.

Il metodo di produzione tradizionale dell’ammoniaca è considerato ad alta intensità energetica, e, i recenti sviluppi hanno portato alla produzione su piccola scala della cosiddetta ammoniaca verde, che utilizza fonti energetiche rinnovabili per la compatibilità senza emissioni di carbonio.

I ricercatori della GAC hanno dovuto superare la bassa infiammabilità e l’elevata emissione di ossido di azoto nello sviluppo del motore. Dice che il motore da 2,0 litri può trasformare l’ammoniaca liquida in modo sicuro ed efficiente. Il motore è in grado di raggiungere 120 kW di potenza con una riduzione del 90% delle emissioni di carbonio. Il nuovo sviluppo si inserisce perfettamente nei piani più ampi di GAC per la transizione verso l’energia verde principalmente in Cina.

Il motore ad ammoniaca funziona dopo aver sviluppato una nuova tecnologia di accensione e a un controllo preciso del processo di cambio di fase dell’iniezione di ammoniaca  permettendo di superare i problemi di bassa velocità di propagazione della fiamma e di instabilità del propulsore che caratterizzano le miscele ammoniaca-aria. Il motore ad ammoniaca non richiede l’uso di un secondo carburante, come il diesel o l’idrogeno, per funzionare in modo uniforme a tutti i regimi.

Giuseppe

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Categoria: TECNOLOGIE

Pubblicato: 07 Agosto 2023

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Un gruppo di ricercatori del MIT di Boston hanno  realizzato un supercondensatore addizionando  il cemento con acqua e nerofumo in grado di immagazzinare energia. Le applicazioni possibili sono molte.

I ricercatori del MIT trasformeranno le strade su cui camminiamo ogni giorno, le case in cui viviamo, in grandi batterie elettriche!

 Per ottenere un supercondensatore in grado di alimentare un’abitazione di medie dimensioni  o il sistema di ricarica rapida di un’auto elettrica dalle fondamenta bastano un poco d' acqua e un pizzico di nerofumo. Si potrà rendere una strada in grado di trasferire energia a un  qualsiasi veicolo elettrico che la percorre..Abbiamo visto come una strada che impiega bobine sotto il manto stradale,, grazie al 5 G , permette di autocaricare l'auto elettrica che la percorre!!  ll nerofumo, noto anche come carbon black, è una forma di carbonio particellare che si ottiene dalla combustione incompleta di idrocarburi. È un materiale molto usato in vari settori industriali, tra cui la produzione di pneumatici, inchiostri e vernici, grazie alle sue proprietà di resistenza e conducibilità.

Supercondensatore in cemento: bastano acqua e nerofumo

Ma vediamo ora come funziona qusto supercondensatore. In uno studio pubblicato su PNAS i ricercatori del MIT hanno dimostrato come sia possibile sfruttare il modo in cui acqua e cemento interagiscono per ottenere un sistema di stoccaggio di energia ad alta prestazione. Nel momento in cui si uniscono acqua e cemento, la prima si distribuisce in un reticolo di canali di piccole dimensioni che persistono anche una volta che il secondo si è indurito. La particolarità che permette di utilizzare questo sistema per ottenere un supercondensatore è il modo in cui si distribuiscono questi canali: la struttura che l’acqua va a creare è frattale. Da rami più grandi si dipartono rami più piccoli. In altri termini, l’acqua si distribuisce su una superficie molto vasta. Addizionata con nerofumo, un materiale altamente conduttivo, ciò che si ottiene è una metà del supercondensatore.   Cemento

le strade su cui camminate ogni giorno, le caBasta prendere due superfici come quella descritta, immergerle in un materiale elettrolitico come il cloruro di potassio (che “carica” gli atomi di carbonio del nerofumo) e separarle con uno strato isolante per ottenere le due piastre di un supercondensatore.

I supercondensatori (o supercapacitor) stanno cercando di guadagnare spazio nel mercato dell’accumulo, sia nell’elettronica di consumo che nella mobilità elettrica, con l’obiettivo di sostituire o integrare le batterie elettrochimiche. Le batterie accumulano grandi quantità di carica per unità di volume, mentre i supercondensatori forniscono rapidamente una grande quantità di corrente elettrica e la conservano più a lungo.

La ricerca tra l'altro si sta concentrando  nella creazione di micro supercapacitor con una grande capacità di accumulo. Secondo i ricercatori, un blocco di 45 m3 di cemento drogato con nerofumo può immagazzinare circa 10 kWh di elettricità. C’è però da notare che proprio l’integrazione del supercondensatore in un elemento strutturale, come le fondamenta di un’abitazione, limita la densità di energia di cui si può disporre, dal momento che il nerofumo tende a indebolire le prestazioni del cemento.

Giuseppe

divulgatore scientifico

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Pubblicato: 06 Agosto 2023

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I superconduttori,sono materiali importanti che trasmettono elettricità senza resistenza e possono essere sfruttati per una serie di applicazioni tecnologiche.

Un team coreano ha messo a punto  un nuovo materiale, denominato piombo-apatite modificato o LK-99, ha una temperatura critica dichiarata di 127°C e potrebbe essere utilizzato in qualsiasi ambiente terrestre.   Hanno  trovato una combinazione di materiali (tra cui ossigeno, zinco e piombo) e dato vita ad un materiale superconduttore solido, di color grigio scuro, creato da una reazione allo stato solido tra la lanarkite (Pb2SO5) e il fosfuro di rame (Cu3P). Si tratterebbe di una rivoluzione per la fisica e l’ingegneria. 

LK99, un nuovo superconduttore potrebbe rivoluzionare ...

Scienziati e ricercatori in tutto il mondo hanno cercato, per oltre un secolo, di trovare questa tipologia di materiali, ma a condizioni “normali” ovvero a temperatura e pressione ambientale. L’applicazione di questo teorico materiale sarebbe rivoluzionaria: condurre l’elettricità senza resistenza avrebbe impatti sconvolgenti nel settore elettrico ed energetico, dal momento che l’elettrificazione lungo le reti verrebbe enormemente migliorata con perdite pari a zero.

Di simili vantaggi ne godrebbe anche il business dell’elettronica, con gli ingegneri che potrebbero, così, dire addio ai trade-off sulle performance di potenza per contenere la dissipazione di calore nei dispositivi elettronici. Infine, alcuni osservatori speculano sulle possibili implicazioni per poter avanzare la tecnologia Maglev, ovvero i dispositivi che consentono la lievitazione magnetica di oggetti e che oggi trova applicazione (seppur su scala commerciale ridotta, con prototipi realizzati in Cina e Giappone) nel settore del trasporto e della mobilità ferroviaria. Altri guardano a potenziali applicazioni per gli acceleratori di particelle o la fusione nucleare.

I materiali superconduttori, a differenza dei semiconduttori utilizzati nei circuiti integrati ed elettronici, sono materiali attraverso cui l’elettricità può muoversi senza incontrare resistenza, azzerando i livelli di dispersione energetica e alterando, al contempo, i campi magnetici circostanti. Allo stato naturale, i superconduttori esistono ma a condizioni ambientali estreme -200°C e a livelli di pressione enormi.

Per ora si è ancora in una fase di studio e si tratta solo di un prototipo, ma se con analisi successive LK-99 fosse pronto per stare sul mercato, sarebbe il primo elemento di questo tipo a non richiedere pressioni enormi per funzionare.

Questo materiale inoltre, potrebbe essere utilizzato per varie applicazioni come magneti, motori, cavi, treni a levitazione, antenne e così via, e i ricercatori che lo hanno sperimentato sono certi che porterà presto a dei grandi cambiamenti e benefici. 

L’innovazione si aggiunge al superconduttore messo a punto dall’Università di Rochester, che funziona sempre a temperatura ambiente e a bassa pressione e che utilizza un composto di lutezio-azoto e idrogeno.

Giuseppe

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Categoria: TECNOLOGIE

Pubblicato: 28 Luglio 2023

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Dal rover marziano sarà presto messo sul mercato auto corredate da pneumatici che avranno una durata pari a quella dell'auto stessa e permetterà di non produrre le pericolose polveri sottili nocive alla salute dell'uomo: sono le gomme senza aria e a memoria di forma della NASA; pneumatici unici, pensati e realizzati per le missioni marziane, ma che oggi sono stati sviluppati e utilizzati da una società privata che ha intenzione di inserirli per ora sulle biciclette.

La NASA li ha chiamati pneumatici a memoria di forma realizzati proprio con leghe a memoria di forma (principalmente NiTinol + derivati) come componenti portanti, che sono in grado di subire transizioni di fase a livello molecolare con deformazione reversibile significativa (fino al 10%), un ordine di grandezza in più rispetto ai materiali ordinari, prima di subire deformazioni permanenti.

Gli pneumatici NASA che non si sgonfiano

La società The SMART Tire Company che sta collaborando con la NASA proprio per la realizzazione di uno pneumatico per biciclette elastico come la gomma ma forte come il titanio, senza aria e appunto con la grande caratteristica della memoria di forma. Il nome commerciale di questo pneumatico che non si sgonfia mai è METL e deriva da quelli ad aria in lega a memoria di forma (SMA, Shape Memory Alloy) sviluppati dalla NASA per le missioni marziane, come abbiamo già detto in apertura. Non si può sgonfiare perché la sua forma d’uso non è determinata dalla presenza di aria in pressione.

Un pneumatico innovativo è quello di Michelin  alla fine verrà rivestito con un nuovo materiale in poliuretano e gomma che farà da copertone, in grado di affrontare ogni tipo di strada e tutte le condizioni atmosferiche. La NASA non prevede un unico utilizzo di queste gomme innovative per le bici, ma anche per le auto, veicoli militari, o ancora nello sport ad alte prestazioni e altri settori.

Giuseppe

divulgatore scientifico

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