Durevoli, non presentano rischi di incendio e rinunciano all’impiego di materiali rari e costosi. Nell’affollato macrocosmo delle batterie per auto elettriche, le batterie agli ioni di ossigeno fanno ben sperare. Non arriva da nessuna azienda, bensì da un team di ricercatori, nello specifico quelli dell’Università di Vienna. Hanno presentato una nuova tipologia di accumulatore capace, almeno sulla carta, di affrontare delle criticità a lungo termine. Quanto si intende con “a lungo” è una questione rilevante, dato che il boom delle vetture a zero emissioni costituisce un fenomeno dei nostri tempi.
La Commissione Europea ha stabilito lo stop alla commercializzazione dei veicoli a combustione interna nel 2035, e pertanto in Europa stanno emergendo vari progetti. Le tecniche coinvolte richiedono uno studio approfondito e istituti terzi possono fornire un contributo prezioso. Secondo quanto riferiscono gli autori del progetto, questa nuova tecnologia risolve alcune delle lacune intrinseche negli accumulatori tradizionali, grazie a un’efficace tecnologia sviluppata dopo lunghe sessioni di analisi in laboratorio.
Nel settore delle batterie per auto elettriche, diverse realtà propongono la propria visione del progresso. Dato che la mobilità elettrica è ancora una forma relativamente nuova, ci sono molte opportunità di business. A differenza dei sistemi tradizionali, di cui si conosceva quasi tutto, l’ultima frontiera offre delle allettanti opportunità da cogliere al volo.
L’idea alla base del progetto avviato dal team austriaco è quella di fornire risposte convincenti a problemi reali, che riguardano anche settori diversi da quello dei motori. La maggior parte delle batterie attualmente presenti sul mercato si basa sulla stessa tecnologia, compresi i dispositivi elettronici. Tuttavia, questa soluzione non è perfetta per immagazzinare energia, nonostante sembri tale.
È un’interpretazione troppo semplificata della realtà, come sanno bene gli operatori del settore e gli appassionati. Al momento, rimane la soluzione più pratica, ma è importante cercare alternative. Nel corso dei prossimi paragrafi, esamineremo le conclusioni a cui sono giunti i ricercatori dell’Università di Vienna, esamineremo il loro processo di sviluppo e discuteremo i possibili sviluppi futuri.
Batterie al litio: limiti e prospettive
Le batterie al litio presentano significative limitazioni. Ad esempio, hanno una capacità di ricarica limitata, che comporta allungamenti dei tempi di ricarica. Nonostante siano stati compiuti progressi (pensiamo ai Supercharger di Tesla), il confronto con il rifornimento dei veicoli a combustione interna rimane svantaggioso. Il fatto che una casa automobilistica del calibro di Porsche abbia pensato di creare delle lounge con comodità per ingannare l’attesa è sintomatico delle attuali carenze. Inoltre, le batterie presentano un significativo rischio di incendio e il processo di smaltimento finale talvolta lascia a desiderare in termini di impatto ambientale. Queste tre sfide unite spingono a prestare maggiore attenzione allo sviluppo di strategie alternative valide. Fino ad oggi, nessuno è riuscito a fornire risposte convincenti che siano già disponibili sul mercato.
Tuttavia, diversi team stanno lavorando per superare le lacune della tecnologia. Pertanto, sono in corso attività di ricerca e sviluppo per creare nuove formule di batterie più efficienti, economiche ed ecologiche. L’introduzione di tipologie avanzate, come le batterie a flusso, le batterie allo stato solido e le batterie al sodio, prospettano un futuro promettente, poiché hanno il potenziale per affrontare le criticità a lungo rilevate dai detrattori. Ora, grazie alla brillante intuizione di un gruppo di ricerca dell’Università di Vienna, si apre un’ulteriore alternativa affascinante: le batterie agli ioni di ossigeno per auto elettriche. Non vi è mai capitato di sentirne parlare? È naturale, dato che questo è il primo gruppo a essersi approfonditamente dedicato a questa tematica.
Batterie agli ioni di ossigeno: una nuova soluzione durevole, sicura e sostenibile
Alexander Schmid dell’Istituto di Tecnologie Chimiche e Analisi presso la TU Vienna sottolinea la notevole esperienza nei materiali ceramici, che può essere adottata nella formulazione delle celle a combustibile. Ciò li ha spinti a esaminare la loro idoneità per la creazione di un accumulatore. I materiali ceramici menzionati da Schmid sono capaci di assorbire e rilasciare ioni di ossigeno con doppia carica negativa.
Quando viene applicata una tensione elettrica, questi ioni si spostano ciclicamente, generando corrente elettrica. Il principio di base è simile a quello delle batterie agli ioni di litio, spiega il professor Jurgen Fleig. Tuttavia, l’idea presa in considerazione presenta notevoli vantaggi. In primo luogo, la ceramica non è infiammabile, evitando così gli incendi, che sono piuttosto comuni negli accumulatori agli ioni di litio. Inoltre, non è necessario utilizzare elementi rari, costosi o ottenuti da processi di estrazione dannosi per l’ambiente.
Un paradosso attuale risiede nella necessità di effettuare scavi per ottenere materiali essenziali per la produzione di batterie, danneggiando l’ambiente nel processo. Le batterie per auto elettriche sviluppate dall’Università austriaca superano la limitazione. In tale contesto, Tobias Huber definisce ciò un chiaro vantaggio poiché le batterie possono essere adattate facilmente, sostituendo componenti difficili da reperire con materiali più accessibili ed economici. Nonostante non siano necessari né il cobalto né il nichel, il prototipo dell’accumulatore attuale utilizza ancora il lantanio, un elemento non particolarmente comune. Tuttavia, sono in corso ricerche per sostituirlo con un materiale più accessibile ed economico.
Un ulteriore punto di forza delle batterie per auto elettriche così formulate consiste nella loro potenziale longevità. Schmid sottolinea che il problema di molte batterie risiede nella progressiva incapacità di alcuni portatori di carica di muoversi. Quando ciò avviene, le batterie non possono più generare elettricità, e la loro capacità si riduce. Dopo diversi cicli di ricarica, ciò può diventare una criticità seria. Invece, le batterie agli ioni di ossigeno sono in grado di rigenerarsi facilmente, poiché, se ci sono perdite a causa di reazioni collaterali, queste perdite vengono compensate dall’ambiente circostante.
Video informativo:
Una soluzione promettente per lo stoccaggio di energia
Purtroppo, gli accumulatori raggiungono solo un terzo della densità energetica tipica delle consuete unità agli ioni di litio e funzionano a temperature comprese tra i 200 e i 400 gradi. In definitiva, non sarebbero utilizzabili per gli smartphone e le auto elettriche, tuttavia la tecnologia adottata potrebbe aprire la strada a una modalità inedita di immagazzinamento di energia. Se c’è la necessità di accumulare considerevoli scorte temporaneamente, ad esempio di energia solare o eolica, la soluzione promette di essere davvero valida, ha sottolineato Schmid.
Secondo la sua teoria, se fosse costruito un intero edificio pieno di moduli di accumulo dell’energia, l’inferiore densità energetica e la temperatura operativa più elevata avrebbero un’importanza marginale. I punti di forza principali che meritano di essere presi in considerazione sono la lunga durata, l’assenza del rischio di incendio e la possibilità di realizzare accumulatori senza l’uso di elementi rari. L’Università di Vienna ha già presentato una domanda di brevetto, ancora in attesa di approvazione. Sarebbe interessante scoprire se aziende operanti nell’industria automobilistica abbiano mostrato interesse. Le potenzialità di impiego sembrano convincenti, costituendo un punto di partenza per la realizzazione di qualcosa di più adatto alle esigenze di un mezzo di trasporto.