NANOMATERIALI

1. Le Nanostrutture sono oggetti le cui dimensioni corrispondono ai nanometri (10-9 m) • Alla scala nanoscopica molti materiali hanno proprietà chimiche e fisiche diverse da quelle che presentano alla scala macroscopica. NANOMATERIALI Queste proprietà possono essere sfruttate per il miglioramento della qualità della vita Consumi energetici in aumento e conseguente innalzamento dell’inquinamento • Possibilità di sfruttare i nanomateriali nel campo energetico, per ottimizzare la produzione e ridurre i consumi Con il tempo potranno essere supportabili a livello monetario anche dai Paesi del terzo Mondo e in via di sviluppo? TOP-DOWN, riducendo i materiali macroscopici 2 approcci diversi • BOTTOM-UP, assemblando i singoli atomi Quali sono i costi dell’utilizzo delle nano scienze in ambito energetico? Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro

2. Dove operare con le nanotecnologie? PRODUZIONE DISTRIBUZIONE CONSUMO • Nanomateriali per migliorare i processi di raffinazione e di combustione. Nanotubi in carbonio: trasporto ottimale della corrente elettrica  abbassamento delle perdite • Finestre intelligenti, che cambiano le proprietà di riflessione in base alla luminosità Oppure una vera RIVOLUZIONE: piccoli centri di produzione a gestione locale, che sfruttano nanotecnologie e energie rinnovabili. Nanotubi in carbonio: efficienti, ma i costi per l’utilizzo su larga scala? Com’è possibile che una rivoluzione come quella in questione possa avvenire entro la fine del secolo? Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro

3. LA CONVERSIONE DELLE ENERGIE ALTERNATIVE Le energie rinnovabili sono destinate a raccogliere i grandi benefici delle nanotecnologie. Grande spinta nel settore fotovoltaico, delle celle a combustione e dei sistemi di immagazzinamento. Prima generazione. Utilizza silicio cristallino dello spessore di circa 150-300 nm Seconda generazione. Celle a film sottile, con riduzione dei costi e una certa flessibilità meccanica FOTOVOLTAICO Terza generazione. Assorbono i fotoni presenti nella luce e generano elettroni che vengono trasportati attraverso le nanoparticelle di titanio. Le molecole di colorante possono recuperare l’elettrone fotogenerato attraverso una soluzione elettrolitica. Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro

4. LE CELLE A COMBUSTIBILE l’anodo, che contiene il combustibile Composte da: • il catodo, che contiene l’ossigeno l’elettrolita, che separa anodo e catodo • si ridurrebbero i costi Introducendo le nanotecnologie Perché è conveniente introdurre le nanotecnologie nell'attività di ricerca delle celle a combustibile? si migliorerebbe l’efficienza Quali sono i nanomateriali coinvolti nello sviluppo delle celle a combustibile? Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro

5. L'IMMAGAZZINAMENTO DELL'ENERGIA AGLI IONI LITIO l’elettrodo – (di grafite) Composte da: • l’elettrodo + (di ossidi di litio metallico) • Le batterie lithium-ion (LIB) sono batterie ricaricabili l'elettrolita (che separa i due elettrodi e conduce ioni Li+) • immagazzinare energia elettrica (carica): gli ioni Li+ migrano dall'elettrodo + a quello – In grado di: rilasciarla successivamente (scarica): gli ioni Li+ trasportano corrente dal polo – a quello + Come possiamo avere la certezza che questo nuovo dispositivo sia veramente sicuro come le altre batterie? • Sono in corso alcune ricerche per migliorare l’efficienza e la sicurezza delle LIB utilizzando i nanomateriali. Si potrebbe ad esempio migliorare la ciclabilità dei materiali e quindi aumentare la vita della batteria ricorrendo al silicio nanostrutturato. Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro