Nuove batterie ad acqua sostituiranno le batterie al litio e al piombo tradizionali.
Un notevole progresso è stato fatto nella ricerca delle batterie: si tratta delle cosiddette “batterie ad acqua”, che si presentano come un’alternativa più sicura ed ecologica rispetto alle batterie tradizionali. E’ uno di quei casi in cui vi è un’eccezione alla regola: infatti, normalmente, l’acqua e l’elettronica non si sposano bene, ma in questo caso, sembra che l’acqua sia la chiave per un tipo di batteria innovativa.
E’ stato un gruppo di ricerca guidato da RMIT che ha escogitato un modo rivoluzionario per realizzare le “batterie ad acqua” che risultano essere più ecologiche, sicure e riciclabili e che potrebbero sostituire le comuni batterie al piombo.
Cosa sono le batterie ad acqua?
Ci sono tre componenti chiave che compongono una batteria: un catodo, un anodo e un elettrolita. Nelle comuni batterie agli ioni di litio o al piombo, l’elettrolita è una soluzione chimica liquida che, una volta inserita, non può essere facilmente recuperata.
Il ricercatore capo, il professor Tianyi Ma, ha affermato che la batteria ad acqua del suo team – nota come “batteria acquosa agli ioni metallici” – affronta il problema sostituendo il pericoloso elettrolita chimico con l’acqua. “È acqua pura. È l’acqua che beviamo quotidianamente, ma aggiungiamo additivi all’acqua come sali inorganici”, ha detto Ma.
Quindi, le batterie ad acqua contrariamente alle batterie convenzionali, che utilizzano elettroliti chimici per facilitare il flusso di elettroni, usano acqua con aggiunta di sali metallici come elettroliti. Questo rende le batterie più sicure, poiché elimina l’uso di sostanze chimiche pericolose come l’acido solforico o i sali di litio.
Come funzionano le batterie ad acqua?
Il funzionamento di queste batterie è simile a quello delle batterie convenzionali. Gli elettroni si spostano dall’anodo al catodo, creando così un flusso di energia. Tuttavia, un problema comune con le batterie metalliche è la formazione di dendriti, piccole escrescenze metalliche che possono causare cortocircuiti. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno rivestito l’anodo delle batterie ad acqua con bismuto metallico, che crea uno strato protettivo impedendo la formazione di dendriti.
Questo rivestimento ha dimostrato di aumentare la durata delle batterie ad acqua, conservando oltre l’85% della loro capacità dopo 500 cicli di carica e scarica. Attualmente, i ricercatori stanno lavorando per migliorare ulteriormente la densità energetica di queste batterie, rendendole paragonabili alle batterie agli ioni di litio in termini di prestazioni e capacità di immagazzinamento energetico.
Dove possono essere usate le batterie ad acqua?
Le batterie ad acqua potrebbero trovare applicazioni importanti nello stoccaggio di energia rinnovabile, come dimostra un esperimento in cui una batteria ad acqua è stata collegata a un pannello solare. Dopo una giornata di ricarica, la batteria è stata in grado di mantenere accesa una luce solare da 45 watt per 12 ore, suggerendo il loro potenziale per l’accumulo di energia da fonti rinnovabili.
Inoltre, l’aspetto ecologico delle batterie ad acqua è significativo. Poiché utilizzano materiali meno tossici e possono essere smaltite in modo sicuro, offrono un’alternativa più sostenibile rispetto alle batterie convenzionali, comprese quelle agli ioni di litio.
“Ci sono diversi vantaggi nell’usare l’acqua come elettrolita, il primo è che possiamo assemblarla e smontarla sul banco”, ha detto Ma. “Possiamo riciclarla proprio qui – possiamo farlo all’aria aperta, non abbiamo bisogno di evitare l’acqua, né l’umidità nell’atmosfera come con le batterie agli ioni di litio”.
Un altro vantaggio è che le batterie ad acqua eliminano il rischio di incendi comunemente associati alle batterie agli ioni di litio. Secondo l’Australian Council of Recycling, le batterie agli ioni di litio provocano ogni giorno almeno tre incendi nei flussi di riciclaggio.
Inoltre, le batterie ad acqua sono più economiche. Poiché non richiedono processi di produzione complessi e i materiali costano meno, possono essere prodotte a un terzo del prezzo delle batterie agli ioni di litio, ha affermato Ma.
Nonostante questi progressi promettenti, è importante sottolineare che le batterie ad acqua sono ancora in fase di sviluppo e non sostituiranno le batterie agli ioni di litio nel breve termine. Tuttavia, offrono una prospettiva interessante per il futuro delle tecnologie di accumulo energetico, con il potenziale per ridurre i rischi di sicurezza e l’impatto ambientale associato alle batterie tradizionali.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Materials.
(Approfondimenti: Greener ‘water batteries’ a step closer thanks to breakthrough by Melbourne researchers)
