Migliorate le prestazioni delle batterie zinco-aria. Il trucco? Un nuovo catalizzatore composto da "matrioske" di nanoparticelle
(Rinnovabili.it) – Le batterie zinco-aria sono economiche, hanno un’elevata densità energetica, sono in grado di durare per molto tempo e non contengono elementi tossici. Presentate in questo modo, incarnano quasi l’ideale dei sistemi di accumulo. Ma come ogni tecnologia, anche queste pile possiedono degli svantaggi: risentono molto della bassa temperatura e dell’umidità, due fattori in grado di determinare una riduzione della reattività dell’ossigeno con gli elettroni. In realtà questo passaggio, anche nelle migliori condizioni, è il più lento nel complesso delle reazioni chimiche della batteria, limitando di conseguenza l’output della tensione e le performance ad alta corrente. A risolvere il problema potrebbe essere il nuovo catalizzatore nano tecnologico realizzato da Yun Zong e Zhaolin Liu della A * STAR Institute of Materials Research and Engineering.
I due ricercatori insieme ad alcuni colleghi hanno creato una molecola composta da minuscole particelle capaci di accelerare la reazione degli elettroni con l’ossigeno per produrre ioni idrossido. Le particelle misurano appena 20-50 nanometri, e sono composte da un nucleo di cobalto racchiuso da un involucro di ossido di cobalto, a sua volta circondato da un guscio esterno di polidopamina pirolizzata (PPD), una forma di carbonio ‘punteggiata’ da atomi di azoto. Queste ricoprono un supporto di carbonio poroso che funge da elettrodo.
I primi test sul nuovo catalizzatore hanno permesso di evidenziare un miglioramento generale nelle prestazioni delle batterie zinco-aria: permette la trasformazione dell’ossigeno in idrossido in un unico passaggio e aiuta gli elettroni a fluire in maniera più efficiente.
Particelle simili, contenenti solo cobalto e ossido di cobalto o unicamente PPD, hanno trasformato l’ossigeno attraverso un processo a due fasi in idroperossido, un intermedio corrosivo.
I ricercatori hanno testato il loro elettrodo in una batteria zinco-aria scoprendo di poter produrre una corrente di cinque milliampere per centimetro quadrato di elettrodo a 1,36 volt per cinque giorni, superando le prestazioni dei convenzionali catalizzatori al platino. “La fase successiva della ricerca – spiega Zong – prevede la semplificazione della via sintetica per facilitare la produzione su larga scala delle nanoparticelle, e lo sfruttamento in altri sistemi catalitici”.
