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NANOMATERIALI 2 approcci diversi Le Nanostrutture sono oggetti le cui dimensioni corrispondono ai nanometri (10 -9 m) BOTTOM-UP, assemblando i singoli.

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1 NANOMATERIALI 2 approcci diversi Le Nanostrutture sono oggetti le cui dimensioni corrispondono ai nanometri (10 -9 m) BOTTOM-UP, assemblando i singoli atomi TOP-DOWN, riducendo i materiali macroscopici Alla scala nanoscopica molti materiali hanno proprietà chimiche e fisiche diverse da quelle che presentano alla scala macroscopica. Quali sono i costi dell’utilizzo delle nano scienze in ambito energetico? Con il tempo potranno essere supportabili a livello monetario anche dai Paesi del terzo Mondo e in via di sviluppo? 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 Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro

2 Dove operare con le nanotecnologie? PRODUZIONECONSUMODISTRIBUZIONE 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. Com’è possibile che una rivoluzione come quella in questione possa avvenire entro la fine del secolo? Nanotubi in carbonio: efficienti, ma i costi per l’utilizzo su larga scala? Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro

3 FOTOVOLTAICO LA CONVERSIONE DELLE ENERGIE ALTERNATIVE Corso, Fina, Impecora, Masotto, Ticozzi - IV A - Liceo Scientifico G. Fracastoro 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 nm Seconda generazione. Celle a film sottile, con riduzione dei costi e una certa flessibilità meccanica 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.

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

5 Le batterie lithium-ion (LIB) sono batterie ricaricabili Composte da: In grado di: L'IMMAGAZZINAMENTO DELL'ENERGIA AGLI IONI LITIO immagazzinare energia elettrica (carica): gli ioni Li+ migrano dall'elettrodo + a quello – rilasciarla successivamente (scarica): gli ioni Li+ trasportano corrente dal polo – a quello + l’elettrodo – (di grafite) l’elettrodo + (di ossidi di litio metallico) l'elettrolita (che separa i due elettrodi e conduce ioni Li+) 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


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