Superconduttori a temperatura ambiente. E’ il Santo Graal, fin qui introvabile, della fisica della materia. Un sogno che potrebbe permettere di far girare tutto il mondo con la sola elettricità. Senza dispersioni, senza resistenze, con dispositivi minuscoli e leggeri. Un sogno che si avvicina se avrà successo la ricerca dell’Università di Rochester descritta nell’ultimo numero della rivista scientifica Nature.
Superconduttori a 14,5°, una rivoluzione
Il team diretto da Ranga Dias ha realizzato il primo prototipo al mondo di superconduttore ad alta temperatura, 14,5 gradi centigradi per la precisione. Non i -140 gradi celsius fin qui ritenuti il limite invalicabile sotto il quale gli elettroni attraversano alcuni materiali senza alcuna resistenza. Il fenomeno fisico fu scoperto oltre un secolo fa e ha già trovato diverse applicazioni dove c’era necessità di create intensi campi magnetici. Per esempio nei treni a levitazione magnetica, nell’acceleratore di particelle del Cern di Ginevra o nelle scansioni MRI come l’imaging a risonanza magnetica.
Ma il suo impiego è stato limitato dalla necessità di creare e mantenere temperature operative estremamente basse. I ricercatori hanno scoperto che le stesse proprietà si ottengono anche alla temperatura di 14,5 gradi con un nuovo materiale denominato idroruro di zolfo carbonioso di origine organica.
Ma c’è il problema della pressione
E’ un mix di idrogeno, carbonio e zolfo, che può essere metallizzato con uno strumento di laboratorio chiamato cella a incudine di diamante. Il dispositivo riesce a creare la pressione necessaria di 39 milioni di psi (libbre per pollice quadrato) equivalenti a 2,5 milioni di bar. Ora la ricerca del team si sta concentrando sulla possibilità di ottenere il processo di metalizzazione a pressioni meno estreme, riproducibili su scala industriale.
Verso una società di superconduttori
«Viaviamo nella società dei semiconduttori, presenti in tutti i dispositivi delle nostra vita quotidiana _ ha spegato il capo del team Dias _. Sostituendoli con superconduttori si aprirebbero possibilità inimmaginabili in tutti i campi».
Per ottenere un materiale superconduttivo ad alta temperatura sono necessari due presupposti: legami più forti ed elementi leggeri. L’idrogeno ha entrambe le caratteristiche ma può essere convertito in uno stato metallico solo a pressioni estremamente elevate. Per questa ragione il team guidato da Dias si è rivolto a materiali alternativi ricchi di idrogeno, che ne mantengono le proprietà superconduttive desiderate e possono essere metallizzati a pressioni molto più basse.
“Non serviranno più le batterie”
«In una società superconduttrice, non avrai mai più bisogno di cose come le batterie», afferma Ashkan Salamat dell’Università del Nevada di Las Vegas, co-autore della ricerca. Dunque le applicazioni dei superconduttori spaziano dalla mobilità elettrica, alle reti di trasporto dell’energia, a tutti i campi in cui è necessaria la levitazione magnetica (per esempio i generatori nucleari a fusione come l’Iter) e tutte le applicazioni mediche della risonanza magnetica.
Trovare un modo per produrre semiconduttori a pressioni molto più basse sarà la chiave per disporne in quantità utili a un costo ragionevole. La messa a punto della tecnologia potrebbe anche consentire la superconduttività a temperature più elevate, mediamente riscontrabili in natura.
Mediante l’utilizzo di dispositivi superconduttori l’energia può essere accumulata senza l’utilizzo di reazioni elettrochimiche… quindi senza batterie elettrochimiche…
Esatto, nello stato superconduttivo la permeabilità di un nucleo magnetico aumenta moltissimo, forse anche di 100 volte rispetto alle condizioni normali. L’accumulo superconduttivo è eccellente per applicazioni ad alta densità di potenza, ma è pessimo per quelle ad alta densità di energia, come la trazione. Indicativamente, una bobina per accumulare un solo kWh di energia occuperebbe circa mezzo metro cubo. Un container da 20″ completamente riempito di bobine per accumulo superconduttivo non potrebbe accumulare più di 60 kWh, considerando gli spazi necessari per il confinamento magnetico ed i cablaggi. http://euroimpex.lv/wp-content/uploads/2015/12/10tonn20kont.png
Penso che la superconduttività possa essere utile in altri campi, ma mai nella trazione a bordo del veicolo.
Ah ecco, mi sembrava strano che non servissero le batterie. Certo aiuterebbe molto ad ottenere efficienze altissime per batterie e motori. E aiuterebbe magari con ricariche veloci, riducendo la necessità di batterie molto capienti. Però non credo farà sparire le batterie.
L’energia libera che ci circonda potrebbe essere catturata da superconduttori che fungono da recettori. Potrebbe essere qyesta la spiegazione?
qyesta no!
Perché non servirebbero le batterie? Si può spiegare sta cosa?
Bravo… infatti.
Anch’io non ho capito il nesso che ci sarebbe tra superconduttività diffusa ovunque e batterie che così non servirebbero più.
Penso propio che il futuro sia Energia alternativa.
Bisogna abbandonare i combustibili tradizionali.
Quindi ben accette tutte le idee, i progetti che si basano su fonti alternative.
Molto interessante! Nel secolo scorso per accumulare energia elettrica nel nucleo di bobine allo stato superconduttivo era necessario scendere a temperature vicine allo zero assoluto, più precisamente a 4,2 K usando elio liquido. Ecco un esempio utilizzato ad Agrate Brianza per un’aria di fabbrica che richiedeva 10 MVA: https://www.axu.it/mm2
per un’area!