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Un team di scienziati della Chung-Ang University in Corea del Sud, in collaborazione con ricercatori negli Stati Uniti e a Taiwan, ha messo a punto un rivoluzionario metodo per la generazione di elettricità, traendo ispirazione dal design della turbina di Nikola Tesla. Questa innovativa turbina funziona sfruttando l'aria compressa e, a differenza delle turbine convenzionali, non utilizza pale.
La struttura è composta da una serie di dischi lisci montati su un asse, attraverso i quali viene forzata l'aria. L'elettricità viene generata sui dischi-elettrodi grazie all'elettrostatica che si manifesta al confine tra l'aria e il metallo. Questo approccio si distingue dai tradizionali nanogeneratori triboelettrici, che si basano sull'effetto triboelettrico (l'elettricità statica prodotta dal contatto tra due materiali) e operano con flussi d'aria o liquidi a bassa velocità.
Il team di ricerca ha voluto esplorare cosa accadrebbe sottoponendo le turbine a flussi d'aria ad alta pressione. Il risultato è stata la creazione di un dispositivo capace di estrarre energia grazie al movimento, senza contatto fisico, di particelle di polvere sospese nell'aria tra i dischi della turbina di Tesla. La turbina di Tesla, brevettata nei primi anni del Novecento, rappresenta un'innovazione notevole nel campo dell'ingegneria meccanica. A differenza delle turbine tradizionali dotate di pale, il design di Tesla impiega una serie di dischi lisci rotanti. Il fluido, che può essere un gas o un liquido, viene diretto verso i dischi, e la sua viscosità e adesione causano la rotazione dei dischi stessi. Questo principio permette un trasferimento di energia efficiente e continuo.
Il cuore del sistema è una struttura concettualizzata da Nikola Tesla all'inizio del secolo scorso: l'aria compressa, fungendo da fluido di lavoro, mette in movimento una serie di dischi tra i quali si creano cariche su strati tribo-negativi e tribo-positivi. Il flusso d'aria induce la rotazione dei dischi della turbina senza attrito meccanico con le loro superfici. Le cariche elettriche generate inducono una tensione elettrostatica sugli elettrodi del rotore. Questo principio permette al dispositivo di operare come un generatore triboelettrico senza contatto, ma con una frequenza di tensione in uscita significativamente più alta rispetto ai normali nanogeneratori triboelettrici.
Durante gli esperimenti, il generatore ha dimostrato prestazioni notevoli: a una velocità di rotazione di circa 8472 giri/min, il dispositivo ha erogato fino a 800 V e 2,5 A a una frequenza di circa 325 Hz. Questi risultati evidenziano l'elevato potenziale del metodo per la produzione pratica di energia da flussi di aria compressa. Fonti di aria compressa sono ampiamente disponibili in diversi contesti industriali, come ad esempio nei sistemi di condizionamento dell'aria, nei processi di produzione e negli impianti di trattamento delle acque reflue. La possibilità di convertire questa energia altrimenti sprecata in elettricità rappresenta un'opportunità significativa per migliorare l'efficienza energetica e ridurre l'impatto ambientale.
Gli autori dello studio hanno dimostrato che il generatore non solo è in grado di produrre energia elettrica, ma anche di svolgere funzioni pratiche: alimentare dispositivi elettronici, favorire la condensazione dell'acqua dall'aria umida e rimuovere le particelle di polvere sospese dai flussi d'aria. Prevedono potenziali applicazioni di questa tecnologia in ambienti industriali, dove sono disponibili grandi volumi di aria compressa e flussi di scarico, nonché per la regolazione dell'umidità e la purificazione dell'aria attraverso la generazione di ioni negativi. Ad esempio, tali generatori potrebbero essere installati sui dischi delle ruote dei veicoli per alimentare l'elettronica di bordo, aprendo nuove frontiere per l'autosufficienza energetica nel settore dei trasporti. Questa innovativa turbina di Tesla potrebbe trovare impiego in sistemi di ventilazione avanzati, capaci di purificare l'aria e recuperare energia. Allo stesso modo, potrebbe essere utilizzata in dispositivi portatili per la generazione di energia in situazioni di emergenza o in aree remote, sfruttando semplicemente una fonte di aria compressa.
