Insegnare la reversibilità alle fuel cell H2-Cl2
(Rinnovabili.it) – Può sopportare il caldo così come il freddo intenso e, sebbene sia ancora presto per parlare di densità energetica e altre prestazioni tecniche, i primi numeri fanno ben sperare. Parliamo della batteria idrogeno-cloro realizzata da un gruppo di chimici dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, a Hefei. Per mettere a punto il proprio sistema di accumulo il team è partito da una tecnologia più conosciuta e comprovata: le celle a combustibile H2-Cl2 (cloro-alcaline).
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Come in altre fuel cell questi dispositivi sfruttano l’idrogeno per la produzione di energia elettrica ma sostituiscono l’ossigeno con il cloro come agente ossidante. Quindi il prodotto di questa cella non è acqua ma cloruro di idrogeno. La tecnologia si distingue grazie alla rapida cinetica elettrochimica, all’alto potenziale redox e all’elevata capacità specifica della coppia Cl2 /Cl–. Fino a ieri, tuttavia, la reversibilità del processo era piuttosto scarsa. I ricercatori dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina non solo hanno scoperto la causa alla base di tale problema ma l’hanno anche risolta creando una nuova batteria idrogeno-cloro ricaricabile.
Nel dettaglio il gruppo ha scoperto che, a causa della mancanza di siti di legame con forte affinità per il Cl, i tradizionali catodi adsorbenti hanno difficoltà a trattenere il cloro, causando una bassa reversibilità del processo. La soluzione è stata progettare un nuovo catodo in carbonio gerarchicamente poroso ossia contenente, in strati diversi, nano, micro e macro pori. Questi “buchi” confinando più efficacemente il cloro permettendo un funzionamento reversibile della cella.
Le nuove batterie idrogeno-cloro
Il team ha dimostrato che le nuove celle H2-Cl2 sono in grado di mantenere un’elevata efficienza di Coulomb (rapporto tra la capacità di scarica dopo la carica completa e la capacità di carica dello stesso ciclo) e stabilità, operando per 500 cicli con una capacità di scarica di 3 mAh/ cm2 . Inoltre, le nuove batterie idrogeno-cloro funzionano bene a temperature estremamente basse, mantenendo un’elevata capacità specifica di 282 mAh/g fino a meno 70°C. Allo stesso modo sopportano bene anche i 40°C. “Questo lavoro fornisce una nuova direzione per la progettazione di batterie acquose al cloro e batterie all’idrogeno ad alta densità di energia in un ampio intervallo di temperature” scrive Liu Jia sul sito dell’Accademia Cinese delle Scienze. Per conoscere i risultati è possibile consultare l’articolo pubblicato su Journal of the American Chemical Society (testo in inglese).
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