Batterie litio-aria, passi avanti nella ricerca grazie ad un virus

Batterie litio-aria, passi avanti nella ricerca grazie ad un virus

L'impiego di una versione geneticamente modificata del virus M13 consente di realizzare un catodo dalle migliori caratteristiche che può portare ad una maggior densità di energia rispetto alle batterie attuali

di Andrea Bai pubblicata il , alle 16:01 nel canale Scienza e tecnologia
 

La sempre vivace attività di ricerca nell'ambito delle batterie si sta concentrando negli ultimi periodi su soluzioni litio-aria che sono in grado di promettere, almeno sulla carta, un sensibile incremento dell'energia stoccata a parità di peso portando ad esempio alla realizzazione di automobili elettriche dall'elevata autonomia. Poter mantenere questa promessa, trasformandola in realtà pone però i ricercatori dinnanzi a sfide piuttosto difficili, principalmente per la necessità di sviluppare materiali migliori e dalla maggior durata nel tempo per gli elettrodi delle batterie e di migliorare i cicli di carica-scarica che una batteria può sostenere.

Un gruppo di ricercatori del MIT sta lavorando ad una tecnica che potrebbe aiutare a risolvere qualcuno di questi problemi, utilizzando virus geneticamente modificati per la produzione dei nanocavi sui quali si basa la successiva realizzazione degli elettrodi della batteria. Il lavoro, portato avanti dal dottorando Dajyun Oh e dai professori Angela Belcher e Yang Shao-Horn, viene illustrato in una pubblicazione su Nature Communication. La chiave del lavoro è stato l'incremento della superficie di scambio del nanocavo, aumentando quindi l'area dove avvengono le reazioni elettrochimiche che hanno luogo nella fase di carica o scarica della batteria.

Utilizzando una versione geneticamente modificata del virus M13 (già impiegato per altri scopi in altri progetti di ricerca tecnologica), capace di catturare le molecole dei metalli dall'acqua e legarle in forme strutturate, i ricercatori sono stati capaci di realizzare un array di nanocavi. Nello specifico è stato usato ossido di manganese per la realizzazione dei cavi, un materiale che ha già mostrato ottime proprietà per la realizzazione delle batterie litio-aria. A differenza dei normali metodi di produzione chimica, utilizzando questo metodo è stato possibile realizzare nanocavi ruvidi, incrementando così la superficie.

La professoressa Belcher osserva che questo processo di prduzione assomiglia alla crescita della conchiglia di un abalone, che raccoglie il calcio presente nell'acqua di mare e lo deposita in una struttura solida. "L'incremento dell'area di superficie possibile con questo metodo offre un grande vantaggio nel tasso di carica e scarica delle batterie litio-aria. Il processo ha altri vantaggi potenziali. A differenza dei convenzionali metodi di produzione, che implicano temperature elevate e sostanze pericolose, questo processo può essere condotto a temperatura ambiente e impiegando una base d'acqua" ha spiegato Belcher.

L'impiego dei virus inoltre consente la realizzazione di strutture tridimensionali di cavi incrociati tra loro, che offrono così una maggior stabilità all'elettrodo. Nella parte finale del processo si aggiunge una piccola quantità di palladio che incrementa sensibilmente la conduttività elettrica dei nanocavi e consente inoltre la catalisi delle reazioni che hanno luogo nelle fasi di carica e scarica. Lo sviluppo di queste batterie usando metalli puri o altamente concentrati come elettrodi è già stato affrontato da altri gruppi di ricerca, ma il nuovo processo consente di ridurre drasticamente la quantità di materiale costoso necessaria.

Tutte queste modifiche hanno la potenzialità di realizzare una batteria caratterizzata da una densità di energia di due o tre volte superiore a quella disponibile con le migliori batterie agli ioni di litio oggi in circolazione. Belcher sottolinea che si tratta di una attività di ricerca ancora agli albori e che sono comunque necessari altri passi per la realizzazione di una batteria litio-aria che sia adatta alla produzione commerciale. Il lavoro portato avanti dai ricercatori del MIT si è concentrato attualmente solo sulla produzione di un singolo componente, il catodo. Sono quindi necessarie altre attività di ricerca per lo sviluppo di altre parti essenziali come l'anodo e l'elettrolita.

I ricercatori spiegano inoltre che sebbene questi esperimenti utilizzino i virus per l'assemblaggio molecolare, è possibile che una volta individuati i migliori materiali per la costruzione di queste batterie si possano adottare metodi di produzioni più convenzionali e meglio adatti alla portata di una produzione in volumi commerciali.

17 Commenti
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qboy14 Novembre 2013, 16:20 #1
è inutile continuare a ricercare se poi non si applica per niente
Cappej14 Novembre 2013, 16:23 #2
finchè qualcuno non ci butterà qualche centinaio di miliardi di euro per "tentare" un investimento... è tutta aria fritta...
gino4614 Novembre 2013, 16:32 #3
Mi chiedo come facciamo ad utilizzare dei virus, potrei capire batteri che sono vivi, ma un virus non dovrebbe essere solamente un pezzo di RNA o sbaglio??? Quindi qualcosa di non vivo.
extremelover14 Novembre 2013, 17:23 #4
Originariamente inviato da: gino46
Mi chiedo come facciamo ad utilizzare dei virus, potrei capire batteri che sono vivi, ma un virus non dovrebbe essere solamente un pezzo di RNA o sbaglio??? Quindi qualcosa di non vivo.


È la stessa cosa che ho pensato sempre anche io.
Pensa che qualche anno fa un giornalista di un noto giornale descrivendo la medesima tecnologia (tutt'altro che nuova) credeva che i nanotubi venissero prodotti da un virus...per computer!!!!!
Fijix14 Novembre 2013, 17:56 #5
Nella mia totale ignoranza in materia penso che si usi un virus e no un batterio proprio perché devi realizzare una struttura tubo che conduca bene. Di qualcosa di vivo cosa te ne fai?
sbudellaman14 Novembre 2013, 20:30 #6
Originariamente inviato da: LinuxOs
Invece io penso e mi chiedo; come mai allora l' NRA esiste, nonostante venga etichettato come non essere vivente?

Cioè, cosa spinge un virus ad attaccare cellule, se questi è "morto".

Oppure più semplicemente VIR/uomo-US/tu?


RNA
Comunque, cosa spinge una frana a uccidere una persona, se non è viva?
E' un processo meccanico... un virus non è altro che un pezzo di genoma (rna o dna) dentro una scatola (capside) con un affare per iniettarlo.
Non è che il virus vede la cellula e dice "mo vado e la infetto". La cellula sulla membrana possiede proteine in grado di attrarre certe molecole, per cui se il virus si avvicina ci si attacca come una calamita e viene iniettato il genoma. Il genoma altro non è che un codice, che le cellule leggono ed eseguono. Lo fanno normalmente col DNA contenuto nel nucleo, ma purtroppo quello iniettato ha la funzione di replicare il virus, le cellule non fanno altro che eseguire il compito assegnato come un virus informatico che ordina al computer di cancellare dati o cartelle... non è che il pc è stupido, lo fa perchè esegue dei comandi.

In realtà anche la vita è meccanica, sono tutti processi meccanici solo che sono talmente ordinati e complessi da sembrare "vivi" macroscopicamente parlando. Il virus è una via di mezzo perchè non è in grado di replicarsi autonomamente, ma in realtà se vai a vedere cosa significa "vivo" ti rendi conto che è solo una parola, una definizione data dall'uomo ma niente di concreto.
jined14 Novembre 2013, 20:49 #7
E fu cosi' che da una batteria rotta, ci ritrovammo nel mondo di Resident Evil...

Non è che ste batterie le sta per caso producendo la Umbrella Corporation vero?
qboy14 Novembre 2013, 22:54 #8
Originariamente inviato da: jined
E fu cosi' che da una batteria rotta, ci ritrovammo nel mondo di Resident Evil...

Non è che ste batterie le sta per caso producendo la Umbrella Corporation vero?


Pier220414 Novembre 2013, 23:40 #9
versione geneticamente modificata del virus M13

sta frase incute timore...
gomax15 Novembre 2013, 01:00 #10
Le rivoluzionarie batterie litio-aria-virus+spruzzatina di grafene ci permetteranno finalmente di utilizzare i nostri smartphone octacore per più di 24 ore consecutive senza la necessità di collegarli alla rete elettrica. Attendo fiducioso.

Ciao

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