La batteria acquosa ecologica potrebbe durare per secoli

Le batterie tradizionali dipendono fortemente da acidi e alcali duri e corrosivi, che degradano i componenti interni e comportano gravi rischi di contaminazione ambientale al momento dello smaltimento. Per risolvere questo problema, i ricercatori della City University di Hong Kong e della Southern University of Science and Technology hanno progettato un'alternativa di batteria acquosa e benigna.

Il nuovo design sostituisce i liquidi tossici con un elettrolita composto da sali neutri di magnesio e calcio - minerali comunemente utilizzati nella salamoia del tofu. Mantenendo un pH neutro di 7,0, questa soluzione elimina efficacemente la corrosione interna. Per l'elettrodo negativo, gli scienziati hanno sintetizzato l'esacetone-tetraaminodibenzo-p-diossina, un polimero organico covalente. Questa struttura simile alla plastica presenta legami chimici elettron-donatori che assicurano un'elevata conduttività e una cinetica rapida per l'immagazzinamento di ioni divalenti. Il sistema è completato da un elettrodo positivo formulato da un analogo del blu di Prussia.

I test hanno rivelato che la cella completa fornisce un intervallo di tensione di 2,2 volt e un'energia specifica di 48,3 wattora per chilogrammo, in base alla massa totale degli elettrodi e dell'elettrolita. In particolare, la batteria mantiene la stabilità per 120.000 cicli di carica a una corrente specifica di 20 ampere per grammo. Tradotto in una routine di ricarica quotidiana, l'unità potrebbe teoricamente funzionare per oltre 300 anni, superando di gran lunga le batterie standard che si degradano dopo poche migliaia di cicli.

Il sistema raggiunge una capacità specifica di 112,8 milliampere-ore per grammo. Poiché i materiali interni sono atossici per l'ambiente, la batteria può essere smaltita direttamente secondo i rigorosi quadri di sicurezza internazionali, tra cui il Resource Conservation and Recovery Act degli Stati Uniti e la norma ISO 14001. Tuttavia, per commercializzare questa nuova batteria, gli sviluppatori devono superare le restanti sfide legate alla scalabilità del processo di produzione dei polimeri organici e all'aumento della capacità energetica complessiva all'interno di spazi ristretti.