Batterie in tessuto ed acqua di mare da impiegare nelle applicazioni oceaniche in cui l’off-grid è l’unica opzione possibile. Questo l’obiettivo a cui hanno lavorato alcuni ricercatori della Southwest University (Cina), creatori di una speciale “rete da pesca” ad accumulo energetico. Secondo quanto riporta oggi l’American Chemical Society (ACS), gli scienziati hanno mixato due tecnologie innovative per realizzare un nuovo sistema di conversione e accumulo di energia elettrochimica.
Batterie all’acqua di mare, cosa sono?
Il campo in cui ci muoviamo è quello delle cosiddette batterie marine o seawater battery. Questi dispositivi sono generalmente divisi in un compartimento anodico e un compartimento catodico a struttura aperta, separati da elettrolita solido (per lo più a base di NASICON). Quest’ultimo consente solo il trasporto selettivo di ioni sodio tra i due compartimenti della batteria.
La batteria generalmente utilizza il metallo attivo come anodo per generare elettroni, che reagiscono con l’ossigeno e acqua di mare al catodo per ottenere ioni sodio. Durante il processo di carica, gli ioni di sodio vengono trasferiti selettivamente al compartimento dell’anodo attraverso l’elettrolita ceramico intermedio.
Attualmente questa tecnologia appare ancora nella fase iniziale di commercializzazione e vi sono diversi aspetti che richiedono un miglioramento. Ad esempio, sono realizzati principalmente su substrati rigidi che ne limitano l’adattabilità.
Nuove batterie in tessuto e acqua di mare
I ricercatori della Southwest University hanno integrato questo concetto ad un altro trend dell’energy storage: le batterie in tessuto, dispositivi flessibili, simili a filati che possono essere lavorati a maglia o intrecciati in varie forme.
Gli scienziati Yan Qiao, Zhisong Lu e colleghi dell’ateneo cinese avevano precedentemente sviluppato una batteria in fibra di carbonio e filato di cotone capace di sfruttare il sudore del corpo come elettrolita. Il passo successivo è stato “semplice”: hanno sostituito il sudore con l’acqua di mare.
L’obiettivo? Realizzare una versione marina della loro batterie tessile che potesse essere utilizzata per alimentare le luci delle reti da pesca, i giubbotti di salvataggio o le cime di ormeggio per le boe.
Per gli elettrodi per le batterie, il gruppo ha trattato fasci di fibre di carbonio con rivestimenti elettricamente conduttivi: esacianoferrato di nichel per il catodo e poliammide per l’anodo. Quindi ha intrecciato due fasci insieme per formare stringhe di catodo e anodo simili a filati. Coprendo il tutto con un tessuto non tessuto permeabile.
I risultati
Nei test di laboratorio in acqua salata, la batteria ha continuato a immagazzinare carica elettrica anche dopo essere stata piegata 4.000 volte. E in vera acqua di mare, ha mantenuto la maggior parte dell’efficienza di carica iniziale e della capacità di accumulo per oltre 200 cicli di carica e scarica.
Come prova di fattibilità, gli scienziati hanno annodato insieme i fili della batteria in una rete da pesca immergendola in acqua di mare per assorbire l’elettrolita. Una volta carica, la rete ha alimentato un pannello luminoso a 10 LED.
I risultati sono stati pubblicati su ACS Applied Materials and Interfaces (testo in inglese).