Pilastro della civiltà umana, la carta ora si allea alla tecnologia della batteria metallo-aria per contribuire alla transizione energetica. Questo è quanto emerso dall’ultima ricerca dell’Università di Tohoku, indirizzata a sviluppare una soluzione ecosostenibile e al tempo stesso altamente efficiente.
Vediamo bene di cosa si tratta, e perché potrebbe contribuire allo sviluppo di batterie a impatto (quasi) zero.
Dall’Università di Tohoku arriva la batteria metallo-aria in carta
Riportano Eurekalert e Rinnovabili, un team di ricercatori dell’Università di Tohoku (Giappone) e del centro di ricerca CRIEPI ha presentato recentemente una batteria ad alte prestazioni di tipo metallo-aria, o meglio magnesio-aria (Mg-air), tutta basata sulla carta e attivata dall’acqua salata.
Ma in che senso metallo-aria? Parliamo di un tipo di batteria composta da una cella elettrochimica che usa:
- un anodo costituito da metallo puro,
- un catodo esterno a contatto con l’ossigeno dell’aria.
Sono batterie leggere e sottili, che offrono ottimi risultati anche in campo ambientale. Nel nostro caso, la batteria metallo-aria è anche agevolata dalla sua base in carta, che aiuta a ridurre la dipendenza dai materiali metallici o plastici, risultando allo stesso tempo più facile da smaltire.
Tra i problemi tecnici di queste batterie si segnalano la loro elevata polarizzazione della tensione e la loro difficile capacità di ricaricarsi. Problemi che però sembra siano stati risolti in fase di fabbricazione.
Come funziona la batteria in carta
Per fabbricare la batteria, riporta Eurekalert, il capo del team di ricerca Hiroshi Yabu e i suoi colleghi hanno incollato una lamina di magnesio sulla carta e aggiunto sia il catalizzatore del catodo sia lo strato di diffusione del gas direttamente dall’altro lato della carta.
La batteria di carta ha raggiunto così:
- una tensione a circuito aperto di 1,8 volt,
- una densità di corrente di 1,0 volt di 100 mA/cm²,
- una potenza massima di 103 milliwatt/cm².
I ricercatori hanno sottoposto la batteria a test su un sensore di ossimetria pulsata e un sensore GPS, illustrando la sua versatilità anche per dispositivi indossabili come quelli dispositivi diagnostici, che ora più che mai possono offrire una rilevazione economica e rapida di potenziali malattie infettive presenti nell’organismo.
Come sottolinea Hiroshi Yabu, autore corrispondente dello studio:
“Abbiamo tratto ispirazione […] dal meccanismo di respirazione delle piante. La fotosintesi è analoga al processo di carica e scarica nelle batterie. Proprio come le piante sfruttano l’energia solare per sintetizzare lo zucchero dall’acqua nel terreno e dal biossido di carbonio dall’aria, la nostra batteria utilizza il magnesio come substrato per generare energia dall’ossigeno e dall’acqua.”
Se vuoi avere maggiori dettagli della loro ricerca, ti consigliamo la lettura del loro paper pubblicato sulla rivista RSC Applied Interfaces.
Kosuke Ishibashi, ORCID logo a Shimpei Ono, ORCID logo b Jun Kamei,c Koju Itod and Hiroshi Yabu, Rare-metal-free high-performance water-activated paper battery: a disposable energy source for wearable sensing devices, RSC Applied Interfaces (2024). DOI: 10.1039/d4lf00039k
