Vetture ibride leggere e più efficienti
Oltre a possedere un motore più piccolo e più efficiente, le vetture ibride odierne possono utilizzare materiali più leggeri per percorrere un numero di chilometri superiore. Le attuali batterie di grandi dimensioni riducono l'impatto potenziale della tecnologia ibrida. I materiali sottili che sostituiscono parti della carrozzeria delle vetture possono fungere da batteria, consentendo ai conducenti di percorrere distanze più lunghe prima di richiedere la ricarica delle loro vetture. Il progetto STORAGE ("Composite structural power storage for hybrid vehicles"), finanziato dall'UE, si è concentrato sullo sviluppo di nuovi materiali multifunzione che possono sopportare contemporaneamente carichi meccanici e conservare energia elettrica, offrendo in tal modo notevoli risparmi in termini di massa e volume dei veicoli a livello di sistema, oppure vantaggi sulle prestazioni come una maggiore durata. Il lavoro iniziale ha riguardato due tecniche per lo sviluppo dei costituenti del composto, mediante il rafforzamento e l'applicazione di innesti e resina multifunzione. Il team ha migliorato le proprietà meccaniche del materiale facendo crescere nanotubi di carbonio sulla superficie delle fibre di carbonio. Il rivestimento in aerogel di carbonio ha aumentato l'area superficiale del materiale, migliorando la sua capacità di conservare più energia. D'altra parte, lo sviluppo della matrice era basato su una miscela di resine epossidiche ed elettrolita liquido. I costituenti sono quindi stati combinati in modo da formare materiali compositi. Sono stati prodotti quattro dispositivi di conservazione di energia strutturale, più precisamente condensatori, batterie, supercondensatori e condensatori ibridi. Alla fine, sono state utilizzate diverse tecniche per testare le proprietà elettriche e meccaniche dei materiali compositi. Sono stati affrontati problemi chiave di progettazione e operativi, a partire dall'identificazione di un approccio di progettazione multifunzionale dei laminati in fibra di carbonio, e dalla ricerca sulla modalità di imballaggio, integrazione e collegamento dei compositi energetici funzionali entro la struttura di un veicolo. Le attività del progetto hanno portato a tre campioni: una vettura radio-controllata su piccola scala con un tetto supercondensatore, una copertura completa con batterie agli ioni di litio e uno sportello del bagagliaio con laminati supercondensatori (che permettono di risparmiare più del 60 % di peso). Sebbene STORAGE abbia cercato di ottenere prestazioni meccaniche ed elettriche paragonabili ai materiali strutturali e ai dispositivi elettrici esistenti, lo scopo è stato quello di dimostrare un risparmio di peso totale del 15 %. Questi sviluppi rivoluzionari aiuteranno a promuovere soluzioni di trasporto più pulite, più efficienti e più competitive.
Parole chiave
Materiale multifunzione, materiale composito, carico meccanico, dispositivo di conservazione dell'energia, vettura ibrida
