Densità energetica triplicata rispetto al litio e nutrimento per i mari: la rivoluzionaria batteria del MIT

Un gruppo di ricercatori del MIT ha sviluppato una tecnologia che promette di ridefinire il panorama dell'accumulo di energia, con applicazioni potenzialmente decisive per il settore dei trasporti. La novità consiste in una cella a combustibile ibrida che combina i principi delle batterie metallo-aria con quelli dei sistemi di rifornimento tradizionali.

Al posto della ricarica elettrica, il dispositivo utilizza sodio metallico liquido come carburante, facilmente reperibile e a basso costo, mentre l'altro "polo" della reazione è rappresentato dall'aria, fonte di ossigeno.

Il cuore del sistema è un elettrolita ceramico solido che consente il passaggio degli ioni di sodio tra gli elettrodi, permettendo così di generare energia elettrica. Nei test di laboratorio, i prototipi hanno raggiunto valori record: oltre 1.000 Wh/kg a livello di sistema, più del triplo rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio, che in media non superano i 300 Wh/kg.

Secondo Yet-Ming Chiang, professore di scienza e ingegneria dei materiali al MIT e coordinatore del progetto, una simile densità energetica rappresenta la soglia minima per rendere concretamente praticabile l'aviazione elettrica.

"La soglia realisticamente necessaria per un'aviazione elettrica è di circa 1.000 Wh/kg, ma anche con questi valori non si potrebbero praticare voli transcontinentali o transatlantici. Tuttavia, con una tecnologia in grado di garantire una densità di questo valore, gli aerei elettrici potrebbero diventare realtà per i voli regionali o nazionali. Ci sono altri settori dei trasporti che richiedono densità energetiche così elevate: quello ferroviario, per esempio, o quello marittimo" ha spiegato il Professor Chiang.

Un altro elemento innovativo riguarda l'impatto ambientale. Le celle emettono ossido di sodio, che reagisce spontaneamente con l'anidride carbonica e l'umidità atmosferica, trasformandosi in composti come idrossido e bicarbonato di sodio. Quest'ultimo, se disperso negli oceani, contribuirebbe a ridurre l'acidificazione delle acque.

Dal punto di vista della sicurezza, la configurazione a cella a combustibile risulta intrinsecamente più stabile delle batterie ad alta densità, perché non prevede la vicinanza di due reagenti concentrati: da un lato il sodio, dall'altro semplice aria. Per l'utilizzo pratico, il sistema prevede cartucce sigillate e ricaricabili contenenti sodio liquido, facilmente sostituibili in pochi minuti presso stazioni dedicate.

La scalabilità è considerata tecnicamente realizzabile: un primo passo sarà la realizzazione di un modulo delle dimensioni di un mattone capace di fornire 1.000 Wh, sufficiente per alimentare droni agricoli di grandi dimensioni. Parallelamente, i ricercatori hanno già fondato una startup, Propel Aero, incubata presso The Engine del MIT, con l'obiettivo di portare la tecnologia dal laboratorio al mercato.

La disponibilità di sodio non rappresenta un ostacolo: il materiale, ricavato dal comune cloruro di sodio, è abbondante e distribuito su scala globale. Storicamente, negli Stati Uniti se ne producevano oltre 200.000 tonnellate l'anno per la fabbricazione di additivi della benzina. Una filiera che potrebbe essere riattivata su larga scala in favore di una transizione energetica sostenibile.