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| Il modulo di conversione sviluppato dall'Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Fonte: Daniele Maria Trucchi /Imip-Cnr) |
Fonte: ANSA Scienze
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Diamanti artificiali per produrre energia dal Sole: realizzati appositamente
nei laboratori dell'Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi del
Consiglio Nazionale delle Ricerche (Imip-Cnr) sono alla base di una nuova
tecnologia che trasforma l'energia solare in energia elettrica.
La tecnologia, nata nell'ambito del progetto europeo Ephestus, è stata presentata da Daniele Maria Trucchi dell'Imip-Cnr al congresso di Fisica della Materia (FisMat2013) in corso a Milano.
Il diamante ha una grande capacità di emettere elettroni quando lavora ad alte temperature, ragione per cui ''abbiamo scelto questo materiale per realizzare un modulo di conversione nel quale arriva l'energia solare concentrata da un concentratore (costituito da uno specchio)'', ha spiegato Trucchi coordinatore del progetto Ephestus per il Cnr e coordinatore del progetto europeo Prometheus che punta a utilizzare il diamante per un modulo di conversione ancora più innovativo. L'energia solare riscalda il modulo, che può arrivare anche a temperature di 1.000 gradi, ed emette elettroni che vengono raccolti da un collettore metallico e posso essere messi a disposizione di un carico per erogare corrente elettrica.
Naturalmente usare i diamanti naturali sarebbe molto costoso, inoltre andrebbero selezionati solo quelli dalla struttura adeguata. Al contrario, sottolinea Trucchi, ''in laboratorio possiamo realizzare diamanti con la struttura adatta alle nostre esigenze e a costi contenuti, (un euro per centimetro quadrato che si abbasserebbero se il prodotto fosse fabbricato a livello industriale)''.
Il metodo usato per produrre i diamanti si chiama Cvd (Chemical Vapor Deposition) deposizione chimica da fase vapore: ''introduciamo idrogeno e metano in un apparato - spiega Trucchi - lo attiviamo con plasma a microonde che rompe i legami fra le molecole e il carbonio contenuto nel metano fa da seme per la formazione dei diamanti, l'idrogeno invece evita che si formi la grafite anche se un po' di questo materiale si deposita lo stesso intorno alla gemma artificiale''.
Le ‘gemme’ ottenute, sotto forma di una pellicola sottile di colore semitrasparente che ha l’aspetto dei diamanti grezzi, vengono depositate su una superficie piana di materiali ceramici, che hanno la funzione di assorbire con grande efficienza l'energia solare e di passarla al diamante. Siamo arrivati a dimostrare una efficienza di conversione dei dispositivi del 6% ma credo che in tre anni di sviluppo potremmo ottenere un prodotto competitivo per il mercato che raggiunga una efficienza di conversione di almeno il 15%''.
La tecnologia, nata nell'ambito del progetto europeo Ephestus, è stata presentata da Daniele Maria Trucchi dell'Imip-Cnr al congresso di Fisica della Materia (FisMat2013) in corso a Milano.
Il diamante ha una grande capacità di emettere elettroni quando lavora ad alte temperature, ragione per cui ''abbiamo scelto questo materiale per realizzare un modulo di conversione nel quale arriva l'energia solare concentrata da un concentratore (costituito da uno specchio)'', ha spiegato Trucchi coordinatore del progetto Ephestus per il Cnr e coordinatore del progetto europeo Prometheus che punta a utilizzare il diamante per un modulo di conversione ancora più innovativo. L'energia solare riscalda il modulo, che può arrivare anche a temperature di 1.000 gradi, ed emette elettroni che vengono raccolti da un collettore metallico e posso essere messi a disposizione di un carico per erogare corrente elettrica.
Naturalmente usare i diamanti naturali sarebbe molto costoso, inoltre andrebbero selezionati solo quelli dalla struttura adeguata. Al contrario, sottolinea Trucchi, ''in laboratorio possiamo realizzare diamanti con la struttura adatta alle nostre esigenze e a costi contenuti, (un euro per centimetro quadrato che si abbasserebbero se il prodotto fosse fabbricato a livello industriale)''.
Il metodo usato per produrre i diamanti si chiama Cvd (Chemical Vapor Deposition) deposizione chimica da fase vapore: ''introduciamo idrogeno e metano in un apparato - spiega Trucchi - lo attiviamo con plasma a microonde che rompe i legami fra le molecole e il carbonio contenuto nel metano fa da seme per la formazione dei diamanti, l'idrogeno invece evita che si formi la grafite anche se un po' di questo materiale si deposita lo stesso intorno alla gemma artificiale''.
Le ‘gemme’ ottenute, sotto forma di una pellicola sottile di colore semitrasparente che ha l’aspetto dei diamanti grezzi, vengono depositate su una superficie piana di materiali ceramici, che hanno la funzione di assorbire con grande efficienza l'energia solare e di passarla al diamante. Siamo arrivati a dimostrare una efficienza di conversione dei dispositivi del 6% ma credo che in tre anni di sviluppo potremmo ottenere un prodotto competitivo per il mercato che raggiunga una efficienza di conversione di almeno il 15%''.
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