Corrente elettrica dalla condensa, una nuova idea dal MIT

Lo scorso anno un gruppo di ricercatori del Massachussets Institute of Technology ha compiuto una scoperta interessante: le gocce d'acqua che saltano via da una superficie superidrofobica durante un processo di condensazione possono acquisire una piccola carica elettrica.

Il ricercatore Miljkovic e il professore associato di ingegneria meccanica Evelyn Wang hanno ora dimostrato che questo processo può generare una piccola corrente elettrica che può essere sfruttata per l'alimentazione di dispositivi elettronici. Si tratta di un approccio che potrebbe consentire di ricaricare dispositivi elettronici sfruttando l'umidità dell'aria e, come beneficio collaterale, di produrre acqua pulita.

Il dispositivo potrebbe essere di realizzazione abbastanza semplice, consistendo di una serie di placche di metallo spaziate tra loro. I primi test sono stati effettuati usando placche in rame, ma il ricercatore sostiene che qualsiasi metallo conduttore può funzionare, incluso l'alluminio, sicuramente più economico del rame.

Nelle prime fasi della sperimentazione il dispositivo è riuscito a generare appena 15 picowatt per centimetro quadrato della piastra metallica, ma Miljkovic ha dichiarato che il processo può essere messo a punto per riuscire a generare almeno 1 microwatt per centimetro quadrato, comparabile a quanto possibile ottenere con altri sistemi di recupero dell'energia termica o cinetica e sufficiente per l'alimentazione di dispositivi elettronici in zone remote. A titolo di riferimento i ricercatori calcolano che con 1 microwatt per centimetro quadrato, un cubo di 50 centimetri di lato (indicativamente le dimensioni di un frigorifero portatile da campeggio) potrebbe ricaricare un telefono cellulare in circa 12 ore.

Il sistema presenta comunque qualche limite: dal momento che il processo si basa sul fenomeno della condensazione, si rende necessario un ambiente umido così come un elemento dalla temperatura più bassa rispetto a quella dell'area circostante.

I due ricercatori erano al lavoro lo scorso anno nel tentativo di sviluppare una superficie con migliori caratteristiche di trasferimento del calore, che potesse essere usata per applicazioni di dissipazione termica. Nelle loro sperimentazioni scoprirono che quando le gocce d'acqua presenti su una superficie superidrofobica andavano a unirsi per formare gocce di maggiori dimensioni, convertono l'energia di superficie in energia cinetica, la quale talvolta porta le gocce a saltar via spontaneamente dalla superficie, migliorando quindi il trasferimento di calore del 30% circa rispetto ad altre tecniche.

Solo in un secondo momento i ricercatori hanno scoperto che in questo processo le gocce acquistano una piccola carica elettrica. Questa caratteristica consente di migliorare il traserimento di calore poiché divene possibile agevolare il salto della gocciolina impiegando una seconda placca di metallo con carica opposta, così da attrarre le gocce d'acqua. Dotando la seconda placca di una superficie idrofila, è possibile sfruttare questo fenomeno per generare una corrente elettrica, in virtù del trasporto di carica da una piastra di metallo all'altra. E' quindi possibile alimentare un circuito esterno collegando ad esso le due piastre.

All'atto pratico questo dispositivo potrebbe essere realizzato con alette di metallo poste molto vicine tra loro, senza però entrare in contatto, similmente ad un dissipatore di calore. Il sistema opererebbe in maniera passiva, senza parti in movimento.

L'alimentazione di piccoli dispositivi elettronici, come ad esempio sensori per il monitoraggio di condizioni ambientali, può avvenire con piccole quantità di corrente elettrica. Ovunque si formi della rugiada potrebbe essere un sito idoneo per generare piccole quantità di energia per poche ore durante la mattinata.

Si tratta di un approccio completamente nuovo per recuperare energia e che può essere utilizzato per l'alimentazione di dispositivi MEMS o piccoli dispositivi elettronici. Recuperare energia elettrica dalla condensa è un'idea inedita, dal momento che il fenomeno della condensazione è sfruttato principalmente per la gestione del calore.