20 febbraio 2013

Litio e aria, ecco le pile del futuro

di Giulia Bonelli

Batterie 5 volte più potenti e 5 volte più economiche entro 5 anni. È la formula magica promessa dall’Argonne National Laboratory di Lemont, vicino a Chicago. Nuovi materiali e una tecnologia innovativa, per costruire l’oggetto che dovrebbe modificare completamente il modo di produrre energia nel futuro: la pila litio-aria. L’idea è sfruttare carbonio e ossigeno per raggiungere una densità energetica decisamente superiore a quella delle attuali batterie agli ioni di litio. Risultato: batterie che durano molto di più e che costano molto meno. Così sembra facile. Eppure di questa “rivoluzione energetica” si parla da anni, senza che però nessuno sia ancora riuscito a trasformarla in realtà. Ci proverà nei prossimi mesi il chimico industriale Kris Pupek, a capo del gruppo di ricerca responsabile degli studi sulle batterie litio-aria all’Argonne National Laboratory. Grazie anche all’aiuto delle migliori menti raccolte dai principali centri di ricerca energetica americani. E di una discreta quantità di soldi: il laboratorio di Pupek ha appena ricevuto un finanziamento di 120 milioni di dollari dal Dipartimento dell’Energia del Paese. Il punto di partenza sarà la cosiddetta “enciclopedia delle sostanze”, messa in piedi dall’ingegnere Gerbrand Ceder del Massachusetts Institute of Technology. Una sorta di Google dei materiali, a cui i ricercatori possono accedere per conoscere le proprietà di qualunque sostanza conosciuta. Tra queste ci sono anche quelle che compongono le batterie attuali. La maggior parte di loro, dai vecchi e pesanti accumulatori piombo-acido usati nelle prime automobili fino alle leggere e scintillanti celle al litio che oggi alimentano qualsiasi dispositivo elettronico, hanno tre componenti essenziali. Due elettrodi (un anodo e un catodo) e un elettrolito, che permette agli ioni carichi positivamente di passare tra i due elettrodi, bilanciando così il flusso di elettroni negativi che formano la corrente elettrica utile. La sfida di creare nuovi tipi di batterie sta nel giocare con i materiali di questi tre componenti per rendere il risultato migliore e più economico. Al momento la miscela vincente è data dalle pile litio-ioni, oggi onnipresenti, che alimentano anche molte delle automobili elettriche che sempre più frequentemente si vedono in strada. Risvolto negativo: hanno la tendenza a surriscaldarsi e a bruciare. Le pile litio-aria, al contrario, dovrebbero essere più sicure oltre che più convenienti. Qui il litio viene ossidato all’anodo e ridotto al catodo, utilizzando l’ossigeno atmosferico come elettrolito: questo riduce il suo peso, e aumenta – in teoria – enormemente la sua densità energetica. In pratica, si tratta di un risultato ancora lontano: i prototipi di batterie litio-aria sono chimicamente molto instabili, oltre a essere difficilissimi da ricaricare. Per questo ci vorrà ancora un po’ di tempo prima che Kris Pupek e il suo gruppo potranno cantare vittoria; ma se un giorno questo avverrà, la mobilità elettrica e in generale il concetto di energia cambieranno drasticamente.


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