Ricercatori del Texas A&M University hanno scoperto un aumento significativo della capacità di stoccaggio degli elettrodi delle batterie a base d’acqua. In particolare, il gruppo di ricerca ha focalizzato la propria attenzione sulle batterie a base d’acqua metal-free, una tipologia di batteria che utilizza polimeri come catodi ed anodi, che possono conservare energia, e un elettrolita composto da acqua miscelata con sali organici. È proprio l’elettrolita a rivestire un ruolo chiave nella conduzione ionica e nello stoccaggio dell’energia attraverso le sue interazioni con l’elettrodo.
La loro ricerca si concentra sulla volontà di maggior controllo sulla catena di approvvigionamento domestica, in quanto cobalto e litio sono spesso importati dall’estero, ed anche sulla possibilità di prevenire gli incendi provocati dalle batterie tradizionali.
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Secondo quanto riferito dal gruppo di ricerca, le batterie a base d’acqua metal-free rappresentano un’alternativa alle batterie al litio per il loro sistema sicuro di memorizzazione dell’energia e per la possibilità di produrle a livello locale, senza ricorrere all’importazione di materiali dall’estero. Inoltre, questi tipi di batterie sono privi di cobalto, minerale la cui disponibilità potrebbe presto diventare critica.
In particolare, la professoressa di ingegneria chimica Jodie Lutkenhaus e il professor di chimica Daniel Tabor hanno scoperto una differenza del 1000% nella capacità di stoccaggio degli elettrodi delle batterie a base d’acqua metal-free rispetto alle tradizionali batterie al litio.
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Il loro studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Materials ed è stato finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation attraverso il Texas A&M Engineering Experiment Station.
“Non ci sarebbero più incidenti di fuoco con queste batterie a base d’acqua, poiché il loro funzionamento è sicuro”, ha dichiarato Lutkenhaus. “In futuro, se si stima una carenza di materiali, il prezzo delle batterie al litio salirà alle stelle. Se abbiamo questa alternativa, possiamo ricorrere a questa chimica, poiché l’approvvigionamento è molto più stabile perché possiamo fabbricarle qui negli Stati Uniti e i materiali per produrli sono disponibili qui”.
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Secondo la professoressa Lutkenhaus, la scelta dell’elettrolita influenza la capacità di stoccaggio dell’energia in quanto, se l’elettrodo si dilata troppo, non è in grado di condurre elettroni in modo efficiente e si perde prestazione.
Le batterie a base d’acqua metal-free sono costituite da un catodo, un elettrolita e un anodo. I polimeri dei catodi e degli anodi sono in grado di conservare energia, mentre l’elettrolita è composto da acqua miscelata con sali organici.
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La ricerca del gruppo di Tabor si concentra sulla comprensione del meccanismo di reazione dell’elettrolita nella conduzione ionica e nello stoccaggio dell’energia attraverso le sue interazioni con l’elettrodo.
“Grazie a questa scoperta nel campo del nuovo stoccaggio dell’energia, abbiamo un quadro molecolare migliore di ciò che rende alcuni elettrodi per batterie più efficienti di altri, e questo ci fornisce una forte evidenza su come avanzare nella progettazione dei materiali”, ha commentato Tabor.
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Il loro studio sulle batterie a base d’acqua metal-free così sicure e affidabili potrebbe essere la soluzione per risolvere i problemi di approvvigionamento di materiali critici per la produzione delle batterie a base di litio, rappresentando una grande opportunità per la produzione di energia pulita e sostenibile.
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