Acqua ed elettronica di solito non vanno d’accordo, ma a quanto pare, alcune batterie potrebbero funzionare proprio grazie all’acqua. Sostituendo il liquido ai pericolosi elettroliti chimici utilizzati nelle batterie commerciali, un team di esperti ha realizzato una “batteria ad acqua” riciclabile che potrebbe rappresentare un’alternativa più sicura ed ecologica. Le “batterie ad acqua” sono formalmente note come batterie acquose agli ioni metallici. Questi dispositivi utilizzano metalli come il magnesio o lo zinco, che sono più economici da assemblare e meno tossici rispetto ai materiali attualmente utilizzati in altri tipi di batterie. Le batterie immagazzinano energia creando un flusso di elettroni che si spostano dall’estremità positiva della batteria (il catodo) all’estremità negativa (l’anodo). Consumano energia quando gli elettroni fluiscono nella direzione opposta. Il fluido nella batteria trasporta gli elettroni tra le due estremità. In una batteria ad acqua, il fluido elettrolitico è acqua con alcuni sali aggiunti, invece dell’acido solforico o sale di litio. Fondamentalmente il team dietro questo ultimo progresso ha trovato un modo per evitare che queste batterie ad acqua vadano in cortocircuito. Ciò accade quando minuscole escrescenze metalliche appuntite chiamate dendriti si formano sull’anodo metallico all’interno di una batteria, rompendo i vani della batteria. Anche se è improbabile che la nuova tecnologia sostituisca le batterie agli ioni di litio in tempi brevi, necessitando di ulteriori ricerche e sviluppo, le batterie ad acqua potrebbero fornire un’alternativa sicura a quelle agli ioni di litio entro un decennio circa. A dichiararlo è l’autore principale, lo scienziato chimico Tianyi Ma del RMIT dell’Università di Melbourne. Le batterie agli ioni di litio, che si trovano ovunque, dai laptop e telefoni alle bici elettriche e alle auto, possono surriscaldarsi e prendere fuoco in casi estremi. Questo accade perché il litio è un metallo piuttosto attivo, immerso in un elettrolita organico.
A causa di questi problemi di sicurezza, i ricercatori cercano da tempo di ideare batterie che utilizzino materiali diversi ma che siano in grado di produrre le stesse prestazioni con una durata simile. Uno dei principali ostacoli all’utilizzo delle batterie acquose agli ioni metallici è stata la crescita dei dendriti. Per inibire questo fenomeno, i ricercatori hanno rivestito l’anodo di zinco della batteria con bismuto metallico, che si ossida formando la ruggine. Ciò crea uno strato protettivo che impedisce la formazione di dendriti. Questa funzione aiuta inoltre il prototipo delle batterie ad acqua a durare più a lungo, conservando oltre l’85% della loro capacità dopo 500 cicli. Come confermato da Royce Kurmelovs del The Guardian, il team di esperti ha già sviluppato prototipi a base d’acqua di batterie a forma di moneta utilizzate negli orologi, nonché batterie cilindriche simili alle batterie AA o AAA. Gli esperti stano ora lavorando per migliorare la densità energetica delle batterie ad acqua, per renderle paragonabili alle batterie compatte agli ioni di litio che si trovano all’interno dei dispositivi tascabili. Il magnesio è il materiale preferito perché più leggero dello zinco con una maggiore densità di energia potenziale. Le batterie al piombo hanno una bassa densità di energia e vengono utilizzate per avviare motori di automobili a benzina o diesel e per lo stoccaggio di energia in reti su larga scala. Tuttavia, poiché contengono piombo e acidi pericolosi, non possono essere smaltite e devono essere riciclate presso strutture specializzate. Anche il riciclo o il riutilizzo delle batterie agli ioni di litio è una priorità assoluta, dato il previsto aumento della domanda di batterie e dei metalli utilizzati per fabbricarle, mentre il mondo elettrizza i suoi sistemi energetici per eliminare gradualmente i combustibili fossili e combattere il cambiamento climatico. “Affrontando le sfide di smaltimento a fine vita che i consumatori, l’industria e i governi a livello globale si trovano ad affrontare con l’attuale tecnologia di accumulo dell’energia, le nostre batterie possono essere smontate in modo sicuro e i materiali possono essere riutilizzati o riciclati“, ha affermato Ma. In termini di applicazioni pratiche, i ricercatori hanno collegato il design della batteria a un pannello solare e a una luce solare da 45 watt, che la batteria ha mantenuto accesa per 12 ore dopo una giornata di ricarica. Si tratta di una dimostrazione su piccola scala del potenziale delle “batterie ad acqua” da utilizzare per lo stoccaggio di energia rinnovabile, che dovrebbe incoraggiare ulteriori ricerche.
