Prima di procedere
Una scoperta sorprendente proveniente dall'Università di Surrey, in Inghilterra, potrebbe rivoluzionare il settore delle batterie. I ricercatori hanno infatti scoperto che l'aggiunta di acqua in un particolare materiale utilizzato nei catodi delle batterie al sodio, l'idrato di vanadato di sodio (NVOH), ne aumenta significativamente la capacità di immagazzinare energia.
Tradizionalmente, nella produzione di catodi a base di NVOH, il materiale veniva disidratato tramite riscaldamento, partendo dal presupposto che la presenza di acqua ne peggiorasse le prestazioni. Tuttavia, i ricercatori hanno deciso di invertire la rotta, mantenendo l'acqua all'interno del materiale. Con loro grande sorpresa, questo ha portato a un aumento di quasi il doppio della capacità di accumulo di energia rispetto alla versione disidratata. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sul Journal of Materials Chemistry A.
Questo risultato apre nuove prospettive per lo sviluppo di alternative economiche e sicure alle batterie agli ioni di litio. Queste ultime, come è noto, presentano problemi di sicurezza legati al rischio di surriscaldamento e incendio, oltre a implicazioni ambientali negative dovute all'estrazione del litio e allo smaltimento delle batterie esauste.
L'aumento della capacità è dovuto al fatto che le molecole d'acqua, inserendosi tra gli strati del materiale, creano maggiore spazio per il movimento degli ioni sodio. Questo permette al catodo di accogliere e rilasciare un numero significativamente maggiore di ioni durante i cicli di carica e scarica. I test hanno dimostrato un'eccellente stabilità del materiale, che ha superato i 400 cicli di carica senza perdite significative di prestazioni. Inoltre, il materiale ha mostrato un'elevata velocità di ricarica e un'impressionante capacità specifica, posizionandosi tra i migliori materiali catodici per sistemi a ioni sodio attualmente disponibili.
Uno dei principali vantaggi di questa tecnologia è il basso costo e l'elevata sicurezza, sia in fase di produzione che di smaltimento. Il sodio è un elemento estremamente abbondante in natura e la sua estrazione è relativamente semplice, senza creare problemi nelle catene di approvvigionamento, a differenza del litio. Le batterie al sodio sono meno soggette a surriscaldamento e incendio, e l'utilizzo di acqua nella struttura del catodo aumenta ulteriormente la sicurezza.
Sebbene le batterie agli ioni di litio offrano una maggiore densità energetica, le batterie al sodio con catodo idratato rappresentano un'alternativa più ecologica e accessibile per una vasta gamma di applicazioni. Il sodio è naturalmente presente nel sale marino e ciò fa ben sperare per il futuro. L'abbondanza di sodio sul nostro pianeta è un plus non indifferente, in un periodo storico dove le risorse sono sempre più limitate.
Le prospettive di questa scoperta vanno oltre il semplice accumulo di energia. Il materiale NVOH si è dimostrato efficace anche in acqua salata, con ottimi risultati nei processi di desalinizzazione. In futuro, ciò potrebbe portare alla creazione di sistemi in cui le batterie a base di acqua di mare accumulano energia e producono acqua dolce contemporaneamente. Secondo i ricercatori, questa combinazione di funzioni apre opportunità entusiasmanti per un futuro energetico e idrico sostenibile. Si prospetta quindi un futuro in cui l'energia pulita e l'acqua potabile saranno ottenute in modo più efficiente e sostenibile, grazie a questa innovativa scoperta nel campo delle batterie al sodio.
