Una nuova Batteria metallo-aria in carta “made in Japan”
(Rinnovabili.it) – Arriva dal Giappone l’ultima novità in materia di stoccaggio energetico portatile. Un gruppo di scienziati dell’Università di Tohoku e del centro di ricerca CRIEPI ha realizzato un’innovativa batteria metallo-aria in carta ad alte prestazioni. Come raccontato nella rivista RSC Applied Interfaces (testo in inglese), il dispositivo ha mostrato non solo impressionanti prestazioni ma anche una perfetta integrazione con l’elettronica indossabile. E non solo. “Funziona senza l’uso di materiali tossici, impiegando catodi di carbonio e un elettrocatalizzatore a pigmenti che hanno superato valutazioni rigorose“, spiega Hiroshi Yabu, autore corrispondente dello studio.
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Batterie magnesio-aria (Mg-O2), come funzionano?
Alla base del lavoro del team ci sono i progressi compiuti con le batterie magnesio-aria, dispositivi noti per la loro elevata densità di energia teorica (14 kWh/L), il basso costo e il rispetto dell’ambiente. Come tutte le metallo-aria, queste unità elettrochimiche impiegano come materiale catodico l’ossigeno derivato direttamente dall’atmosfera, mentre il magnesio metallico costituisce il materiale anodico.
Il problema delle batterie Mg-O2 consiste in un’elevata polarizzazione della tensione e in scarse prestazioni di ciclismo che rendono attualmente molto difficile creare unità ricaricabili. Nonostante ciò anche per le unità primarie esiste una gamma di applicazioni in grado di beneficiare delle caratteristiche sopracitate. Negli ultimi anni, infatti, la ricerca sta investendo in una serie di dispositivi diagnostici sottili e indossabili, che hanno bisogno di fonti di alimentazioni capaci, piccole, leggere e ovviamente non tossiche. Dispositivi che trarrebbero un sicuro beneficio dalle nuove batterie metallo-aria in carta.
Piccola ma affidabile
Gli scienziati hanno preso spunto dal sistema respiratorio delle piante per creare una cella Mg-aria a base di carta e attivata dall’acqua salata. “Abbiamo tratto ispirazione dal meccanismo di respirazione delle piante“, afferma Yabu. “La fotosintesi funziona in maniera analoga al processo di carica e scarica delle batterie. Proprio come le piante sfruttano l’energia solare per sintetizzare lo zucchero dall’acqua nel terreno e l’anidride carbonica dall’aria, la nostra batteria utilizza il magnesio come substrato per generare energia dall’ossigeno e dall’acqua”.
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Per fabbricare la loro batteria i ricercatori hanno incollato un foglio di magnesio su uno di carta e hanno aggiunto un inchiostro catalizzatore catodico e un strato di diffusione del gas direttamente sull’altro lato della carta. Una volta testata l’unità ha raggiunto una tensione a circuito aperto di 1,8 volt, una densità di corrente di 1,0 volt di 100 mA/cm2 e una uscita massima di 103 milliwatt/cm2. Il team ha quindi messo alla prova la batteria in un sensore pulsossimetro e in un sensore GPS, verificandone la versatilità per i dispositivi elettronici indossabili.