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Nuova fonte energetica per dispositivi wireless creata da scienziati russi e italiani

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Un nuovo passo del campo della tecnologia wireless sarebbe possibile grazie all'utilizzo di nuove fonti energetiche alimentate dalla luce, sia solare che da quella prodotta dalle semplici lampadine.
Un nuovo tipo di fotocellule energetiche per l'alimentazione di apparecchiature solari e da fonti luminose domestiche è stato proposto dagli scienziati dell'Università nazionale di scienza e tecnologia MISiS in collaborazione con colleghi italiani. Secondo gli autori, le celle fotovoltaiche saranno in grado di fornire energia a dispositivi del cosiddetto Internet of Things, IoF [internet delle cose, un neologismo riferito all'estensione di Internet al mondo degli oggetti e dei luoghi concreti, NDR], come fitness tracker, smartwatch, cuffie ecc. I risultati sono pubblicati sulla rivista internazionale Solar Energy Materials and Solar Cells.
Il mercato in rapida crescita di dispositivi e sensori wireless per l'IoF, hanno detto gli scienziati, richiede autonomia energetica, consumi bassi e una potenza di circa un microwatt. Una delle soluzioni proposte è costituita dalle batterie fotovoltaiche compatte di perovskite [un minerale di titanato di calcio, NDR], in grado di fornire una riserva di energia anche se caricati dalla luce delle lampade da camera convenzionali.
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I perovskite sono una classe di minerali con una struttura cristallina pseudo-cubica e una serie di proprietà uniche utilizzate attivamente nel campo energetico. L'efficienza delle celle fotovoltaiche di perovskite è di circa il 25%, che è paragonabile ai semiconduttori, ma sono molto più facili da realizzare.
La minor necessità di intensità luminosa delle batterie leggere di nuova generazione si basa sulle celle fotovoltaiche planari di perovskite. Tuttavia, secondo gli scienziati del MISiS, presentano una serie di inconvenienti: il costo di produzione, le perdite di energia tangibili e la ridotta capacità massima con lavoro continuo.
Un team di giovani scienziati del laboratorio "Prospective Solar Energy" del MISiS ha proposto la progettazione di una cella solare planare utilizzando nanoparticelle di ossido di nichel e la struttura originale, che consente di semplificare la tecnologia di produzione e ridurre le perdite energetiche.
"Gli elementi planari, come un panino, sono composti da tre strati - un semiconduttore per il trasferimento di cariche negative, la perovskite, e un semiconduttore per trasportare carica positiva. Abbiamo scambiato i tipi di conduttori e per la prima volta abbiamo usato l'ossido di nichel per trasportare una carica positiva. La densità di potenza risultante di 28,4 microwatt/cm2 ogni 400 lux, cioè l'illuminazione standard d'ufficio, supera di almeno due volte e mezzo gli analoghi in silicio", ha dichiarato Tatiana Koaricheva, ricercatrice presso il MISiS.
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Questa potenza sarà sufficiente non solo per piccoli sensori, ma anche per le cuffie o le tastiere wireless, hanno osservato gli scienziati. Gli elementi possono essere facilmente ridimensionati più di dieci volte senza perdere prestazioni, indicando l'affidabilità della loro struttura.
Oltre ai dispositivi IoF, come spiegato dagli autori della tecnologia, i nuovi elementi possono essere utilizzati per alimentare carte bancarie "intelligenti", telecomandi, elettrodomestici, mouse e tastiere per computer e accessori elettronici.
Specialisti dell'Università degli Studi di Roma "Tor Vergata" hanno partecipato allo studio.
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