Nuovi progressi per le batterie all’acqua di mare grazie all’aggiunta di agenti chelanti nel catodo
(Rinnovabili.it) – Sono un derivato della tecnologia d’accumulo a ioni di sodio ma richiedono materiali e design diversi. Parliamo delle batterie all’acqua di mare, una delle new entry nel mondo dello stoccaggio elettrochimico. Alternativa sostenibile ed economica alle più tradizionali ricaricabili a ioni di litio, questi dispositivi impiegano l’acqua marina e gli ioni sodio presenti in essa per produrre energia. Oggi grazie ad una nuova ricerca della Pohang University of Science and Technology, in Corea del Sud, si è trovato un modo per aumentarne le prestazioni, aprendo le porte ad una nuova generazione di ricaricabili.
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Batteria all’acqua di mare, come funziona?
La batteria all’acqua di mare impiega ioni sodio per il trasferimento di carica ed è composta da una parte anodica, una parte catodica e una membrana selettiva per ioni Na. La parte anodica è generalmente costituita da sodio metallico e da un elettrolita organico. Quella catodica da acqua di mare e da un collettore di corrente o un elettrodo in materiali diversi a seconda del meccanismo di reazione impiegato. Quello che è certo è che proprio in virtù del suo particolare design e dei processi elettrochimici, è impossibile impiegare i comuni materiali catodici delle batterie a ioni sodio.
Ma il campo in cui operano i ricercatori è relativamente nuovo. Nonostante la prima batteria all’acqua salata risalga a metà del secolo scorso, il primo dispositivo realizzato era un pila la cui cella pertanto non poteva essere ricaricata. Perché il mondo dell’accumulo iniziasse a fare sul serio con batterie all’acqua di mare secondarie (e quindi ricaricabili) si dovette aspettare il 2014. Da allora diversi studi di settore ne hanno migliorato e rivisto le prestazioni, ma rimangono ancora alcune sfide da superare. Un gruppo di ingegneri della Pohang University ha alzato ulteriormente l’asticella.
La soluzione del PoTech
Il team, guidato dal professor Changshin Jo, è partito dall’impiego di lesacianoferrato di nichel (NiHCF) come materiale catodico di intercalazione per la propria batteria “marina”. Si tratta di un composto facilmente sintetizzabile, economico ed ecologico che si sta ritagliando il proprio spazio nel segmento. Il problema? La sua fabbricazione produce una struttura piena di difetti.
Per risolvere questo problema, il team ha sintetizzato NiHCF con un agente chelante in grado di determinare una notevole differenza nella forma e struttura delle particelle. Il design risultate favorisce le prestazioni elettrochimiche: le batterie ad acqua di mare del gruppo hanno eseguito 2.000 cicli di carica e scarica mantenendo circa il 92,8% della capacità iniziale. I risultati sono stati pubblicati su Chemical Engineering Journal (testo in inglese).
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