Un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato una cella a combustibile capace di ridefinire gli standard dell’energia applicata ai trasporti pesanti. Utilizzando sodio e ossigeno atmosferico (aria) per generare elettricità, la cella offre una densità energetica che può arrivare fino a 1.540 Wh/kg, contro i circa 300 Wh/kg delle attuali batterie al litio.
Come funziona la cella sodio-aria ideata dal MIT
Il sistema, descritto come una via di mezzo tra le celle a combustibile classiche e le batterie metallo-aria, risolve uno dei principali limiti di queste ultime, ovvero la difficoltà di rigenerazione. Invece di dover essere ricaricata, la cella viene semplicemente “rifornita” con nuovo combustibile, come accade per i motori a combustione interna, ma senza emissioni nocive.
Stando a quanto riportato dallo studio presentato su Cell-Joule, il cuore del dispositivo è composto da tre elementi principali: sodio metallico liquido, un elettrolita solido a base di allumina, e un elettrodo poroso che permette all’ossigeno atmosferico di partecipare alla reazione. Il sodio fonde a circa 98 °C, ed è in questa forma che viene utilizzato. Quando reagisce con l’ossigeno, produce energia elettrica e idrossido di sodio come sottoprodotto.
Il sistema è stato testato in due configurazioni diverse. Nella prima, i componenti sono disposti verticalmente: due tubi separati convogliano sodio liquido e aria in un punto di reazione centrale. Nella seconda versione, il sodio è posto in un vassoio orizzontale con un elettrodo ad aria al di sopra. In entrambi i casi, la reazione genera energia in modo efficiente e stabile.
I dati ottenuti sono impressionanti: con un’intensità di corrente di 80 mA/cm², la cella ha prodotto 1.200 Wh/kg; riducendo l’intensità a 40 mA/cm², si è raggiunto il massimo teorico di 1.540 Wh/kg. Anche il volume specifico è competitivo: 1.760 Wh/L nella configurazione ottimale.
Potenziale rivoluzionario, ma con precauzioni
La tecnologia non è esente da sfide. Il sodio metallico è altamente reattivo, soprattutto in presenza di umidità, e questo impone rigorose condizioni di sicurezza. Tuttavia, i ricercatori hanno progettato il sistema per ridurre al minimo il rischio: l’ossigeno viene fornito attraverso un apporto controllato dall’aria ambiente, senza che i reagenti concentrati vengano mai a contatto diretto.
Secondo Yet-Ming Chiang, scienziato coinvolto nello sviluppo, questo approccio potrebbe essere particolarmente promettente per applicazioni che richiedono una densità energetica superiore ai 1.000 Wh/kg, come i veicoli pesanti e persino l’aviazione. In questi settori, l’attuale tecnologia a batterie non riesce a offrire prestazioni sufficienti, né in termini di autonomia né di peso.
Questa nuova cella a combustibile potrebbe dunque rappresentare un’alternativa concreta al litio, con vantaggi in termini di energia disponibile e semplicità operativa.
