La batteria infinita: ioni ossigeno per l’innovazione
E’ nata la batteria agli ioni ossigeno per una durata “infinita”. Estremamente durevole, priva di elementi rari e non infiammabile. La batteria della TU Wien offre un nuovo approccio all’accumulo di rete. Andiamo a scoprire di cosa si tratta.
La batteria a ioni di ossigeno che si “rigenera” con l’aria è ormai verità.
Batteria “infinita”: come è fatta?
Nasce in Austria e più precisamente nei laboratori della Università tecnica di Vienna (TU Wien), la prima batteria agli ioni ossigeno. Il dispositivo, frutto del lavoro degli scienziati Alexander Schmid, Martin Krammer e Jurgen Fleig, offre un approccio all’accumulo elettrochimico in grado di offrire alcuni vantaggi rispetto alle diffuse ricaricabili a ioni di litio.
In realtà il matrimonio tra ossigeno e batterie non rappresenta una novità dal punto di vista tecnico. Negli ultimi anni l’elemento si è ritagliato un piccolo ruolo nei dispositivi d’accumulo dando vita a una lunga serie di batterie metallo-aria, in compagnia di litio, ferro, zinco, sodio o alluminio.
Il lavoro del team viennese è partito però da un presupposto più vicino alle fuel cell a ossidi solidi.
Schmid dell’Institute for Chemical Technologies and Analytics della TU Wien, spiega:
“Abbiamo accumulato molta esperienza con i materiali ceramici impiegati nelle celle a combustibile. Questo ci ha dato l’idea di indagare se potessero essere adatti anche per realizzare una batteria”.
I materiali in questione sono ossidi conduttori misti capaci di assorbire e rilasciare ioni ossigeno a doppia carica negativa (O2-). Quando viene applicata una tensione elettrica, gli O2, migrano da un materiale ceramico all’altro, con la possibilità di tornare nuovamente indietro, generando così corrente elettrica.
Le nuove soluzioni di accumulo per il futuro
Esistono diversi materiali utili per l’accumulo di energia.
Il professore Fleig, ha affermato:
“Il principio di base è in realtà molto simile a quello della batteria agli ioni di litio. Ma i nostri materiali comportano alcuni vantaggi importanti”.
La ceramica non è infiammabile, il design della cella non richiede necessariamente elementi rari, e la durata è estremamente elevata. In altre parole la sua capacità di accumulo non diminuisce nel tempo ma può semplicemente essere rigenerata con l’ossigeno dell’atmosfera. Di contro, tuttavia, la densità di energia della batteria a ioni ossigeno è solo un terzo di quella delle batterie a ioni di litio e funziona a temperature comprese tra 200 e 400 °C. Questo rende la tecnologia impraticabile per applicazioni come i veicoli elettrici o l’elettronica portatile, ma offre alcune interessanti opportunità allo stoccaggio di rete.
Prosegue Schmid:
“Se hai bisogno di una grande unità di accumulo per immagazzinare temporaneamente l’energia solare o eolica, ad esempio, la batteria agli ioni di ossigeno potrebbe essere un’ottima soluzione. Se costruisci un intero edificio pieno di moduli […], la minore densità di energia e l’aumento della temperatura di esercizio non giocano un ruolo decisivo. Ma i punti di forza della nostra batteria risultano invece particolarmente importanti: la lunga durata, la possibilità di produrre grandi quantità di questi materiali senza elementi rari e il fatto che non vi è alcun rischio di incendio con queste batterie”.
La ricerca è stata pubblicata su Advanced Energy Materials.
