Batterie che respirano CO2 più vicine alla realtà

Energia

Redazione del sito web di Innovazione Tecnologica - 21/05/2025

Illustrazione della sintesi del materiale (CPM) e micrografie che ne mostrano la struttura. [Immagine: Mahsa Masoudi et al. - 10.1002/advs.202502553]

Batterie che respirano CO2

Da quando è stata scoperta la possibilità tecnica di costruire batterie litio-aria , numerosi gruppi di ricerca hanno lavorato intensamente per rendere praticabili queste "batterie respiranti".

Mahsa Masoudi e i suoi colleghi dell'Università del Surrey nel Regno Unito hanno fatto una svolta nel settore delle batterie ecologiche, che non solo immagazzinano più energia di quelle attuali, ma potrebbero anche contribuire a combattere le emissioni di gas serra: le batterie al litio- _CO2 rilasciano energia catturando al contempo l'anidride carbonica dall'atmosfera, un'alternativa più ecologica che un giorno potrebbe superare le attuali batterie agli ioni di litio.

Sono comparsi prototipi di batterie al litio- _CO2 , ma presentano problemi di efficienza: si usurano rapidamente, sono realizzate con materiali rari e costosi come il platino e, cosa peggiore, non sono ricaricabili.

Masoudi ha trovato un modo per superare tutti questi problemi utilizzando un catalizzatore a basso costo chiamato fosfomolibdato di cesio (CPM). Utilizzando modelli computerizzati ed esperimenti di laboratorio, il team ha scoperto che questa semplice modifica consente alla batteria di immagazzinare molta più energia, di ricaricarsi a una tensione molto più bassa e di funzionare per più di 100 cicli.

"Una delle maggiori sfide di queste batterie è il cosiddetto 'sovrapotenziale', ovvero l'energia extra necessaria per innescare la reazione. Immaginate di pedalare in salita prima di poter rallentare. Abbiamo dimostrato che il CPM appiattisce questa salita, il che significa che la batteria perde molta meno energia a ogni carica e scarica", ha affermato il professor Siddharth Gadkari.

Percorso catalitico della reazione che fa funzionare la batteria. [Immagine: Mahsa Masoudi et al. - 10.1002/advs.202502553]

Promettente

Dopo aver constatato che la batteria funzionava così bene, il team ha dovuto smontarla per scoprirne i segreti.

I test post-mortem hanno rivelato che il carbonato di litio, il composto che si forma quando la batteria assorbe _CO2 , può essere accumulato e rimosso in modo affidabile: una caratteristica fondamentale per aumentare la durata della batteria.

I ricercatori si sono poi rivolti alla modellazione computazionale utilizzando la teoria funzionale della densità (DFT), che consente loro di esplorare il modo in cui si svolgono le reazioni chimiche sulla superficie del materiale. I risultati hanno mostrato come la struttura stabile e porosa del CPM fornisca la superficie ideale per le reazioni chimiche essenziali per l'accumulo di energia.

"Ciò che rende questa scoperta così entusiasmante è che unisce prestazioni elevate alla semplicità. Abbiamo dimostrato che è possibile costruire batterie al litio- _CO2 efficienti utilizzando materiali economici e scalabili, senza dover ricorrere alle terre rare. Le nostre scoperte aprono anche la strada allo sviluppo di catalizzatori ancora migliori in futuro", ha affermato Gadkari.

Sebbene 100 cicli di carica e scarica non siano sufficienti per considerarne la commercializzazione, i risultati ottenuti aprono nuove porte allo sviluppo di materiali ancora migliori, economici e facili da produrre. Con ulteriori ricerche sul modo in cui questi catalizzatori interagiscono con elettrodi ed elettroliti, le batterie al litio- _CO2 potrebbero diventare un modo pratico per immagazzinare energia pulita, contribuendo a ridurre le emissioni di carbonio nell'atmosfera.

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