Batterie zinco-aria, una ricerca dell'università di Stanford

Batterie zinco-aria, una ricerca dell'università di Stanford

I ricercatori dell'università di Stanford esplorano la possibilità di realizzare batterie zinco-aria, in grado di offrire, a costi inferiori, una maggiore densità di energia delle attuali batterie agli ioni di litio

di Andrea Bai pubblicata il , alle 16:31 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un gruppo di ricercatori dell'universita di Stanford ha sviluppato una batteria zinco-aria caratterizzata da una attività catalitica e da una robustezza maggiori di quelle delle batterie realizzate con i costosi catalizzatori al platino e all'iridio. Il risultato del progetto di ricerca prepara il terreno allo sviluppo di alternative a basso costo alle convenzionali batterie agli ioni di litio largamente utilizzate oggi.

Hongjie Dai, professore di chimica presso l'università di Stanford e principale responsabile del progetto di ricerca, ha dichiarato: "Vi è sempre stata una crescente domanda per batterie ad alte prestazioni, economiche e sicure per i dispositivi portatili, i veicoli elettrici e altre applicazioni di stoccaggio di energia. Le batterie metallo-aria offrono una possibile soluzione a basso costo".

Il professore osserva come la maggior parte dell'attenzione si sia concentrata sulle batterie agli ioni di litio, nonostante la limitata densità di energia, i costi elevati e qualche problema di sicurezza. "Con un'ampia disponibilità di ossigeno dall'atmosfera, le batterie metallo-aria hanno drasticamente innalzato la teorica densità di energia rispetto alle tradizionali batterie. Tra queste, l'abbinamento zinco-aria è tecnicamente ed economicamente l'opzione più percorribile" ha affermato Dai. Le batterie zinco-aria combinano l'ossigeno dell'atmosfera e il metallo in un elettrolita alcalino liquido per generare corrente elettrica con ossido di zinco come sottoprodotto. Quando il processo è invertito durante la ricarica, ossigeno e metallo vengono rigenerati.

"Le batterie zinco-aria sono interessanti per via dell'abbondanza e del basso costo dello zinco, così come la natura non infiammabile degli elettroliti acquosi che rendono le batterie sicure. Le prime batterie non ricaricabili zinco-aria sono state commercializzate per applicazioni mediche e di telecomunicazioni con una limitata densità di potenza. Lo sviluppo di batterie elettricamente ricaricabili rappresenta comunque una sfida, per via della mancanza di efficienti e robusti catalizzatori d'aria, cosi come il ciclo di vita limitato degli elettrodi di zinco" ha spiegato Dai.

Affinché le reazioni chimiche della fase di scarica e ricarica delle batterie possano avvenire rapidamente è necessario l'impiego di elettrocatalizzatori attivi e resistenti sull'elettrodo. Il gruppo coordinato da Dai ha sviluppato una serie di elettrocatalizzatori ad elevate prestazioni utilizzando ossidi metallici o nanocristalli ibridati con nanotubi di carbonio. Tali catalizzatori sono in grado di produrre un'attività catalitica negli elettrodi alcalini superiore a quella dei catalizzatori realizzati in platino e con altri metalli preziosi.

"Abbiamo individuato catalizzatori simili che incrementano notevolmente le prestazioni delle batterie zinco-aria, ricaricabili e non. L'abbinamento di un catalizzatore in ossido di cobalto con uno in idrossido di nickel-ferro ha come risultato una efficienza energetica da record per le batterie zinco-aria, con una densità di energia specifica più che doppia rispetto a quella offerta dalla tecnologia agli ioni di litio" ha dichiarato Dai.

La nuova batteria ha dimostrato una buona reversibilità e stabilità su lunghi cicli di carica-scarica nel corso di varie settimane. "Si tratta di un lavoro che può rappresentare un importante passo avanti per lo sviluppo di batterie ricaricabili zinco-aria, sebbene vi siano una serie di sfide legate all'elettrodo di zinco e all'elettrolita che devono essere affrontate" ha concluso Dai.

3 Commenti
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inited31 Maggio 2013, 10:27 #1
La parte zinco-aria costerà di meno, ma i catalizzatori seguiranno la stessa via? Inoltre non è che lo zinco sia salutarissimo, e anche i nanotubi di carbonio vanno guardati con sospetto allo stato attuale...certo rispetto alle pile con idruri metallici e composti di litio dovremmo star meglio, ma non so quanto...
LMCH31 Maggio 2013, 18:20 #2
Originariamente inviato da: inited
La parte zinco-aria costerà di meno, ma i catalizzatori seguiranno la stessa via? Inoltre non è che lo zinco sia salutarissimo, e anche i nanotubi di carbonio vanno guardati con sospetto allo stato attuale...certo rispetto alle pile con idruri metallici e composti di litio dovremmo star meglio, ma non so quanto...


Lo zinco non e' tossico, anzi, se si hanno carenze di zinco si rischiano rogne di quelle pesanti.
Al massimo si hanno "brividi da zinco" se ci si mette ad inalare polveri sottili di ossidi di zinco, ma ce ne vuole parecchio e tutto d'un botto.
E' vero che una dieta con troppo zinco può date problemi (come pure una con troppe vitamine), ma quello è zinco legato a molecole organiche, mica zinco puro o ossido.
lucusta02 Giugno 2013, 13:03 #3
si, e comunque il litio ha il voltaggio di cella tra' i piu' alti, ed e' anche per questo che e' molto apprezzato.

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