Le batterie a base d'acqua prive di metalli sono uniche e completamente diverse da quelle che utilizzano il cobalto nella sua forma di ioni di litio. L\u2019attenzione del gruppo di ricerca su questo tipo di batterie deriva dal desiderio di avere un maggiore controllo sulla catena di approvvigionamento nazionale, poich\u00e9 il cobalto e il litio vengono generalmente acquistati in altri paesi. Inoltre, una chimica pi\u00f9 sicura delle batterie potrebbe prevenire potenziali incendi.<\/p>\n\n\n\n
Professore di ingegneria chimica dott. Jodie Lutkenhaus e il professore assistente di chimica Dr. Daniel Tabor ha pubblicato le sue scoperte sulle batterie prive di litio sulla rivista Nature Materials.<\/p>\n\n\n\n
"Non ci sarebbero pi\u00f9 incendi di batterie perch\u00e9 tutto \u00e8 a base d'acqua", ha detto Lutkenhaus. "Se in futuro si verificasse la prevista carenza di materiali, il prezzo delle batterie agli ioni di litio aumenter\u00e0 notevolmente. Se disponiamo di una batteria alternativa, possiamo rivolgerci a questa chimica dove la fornitura \u00e8 molto pi\u00f9 stabile perch\u00e9 possiamo produrle negli Stati Uniti e i materiali per realizzarle sono disponibili qui\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Lutkenhaus ha anche affermato che le batterie ad acqua sono costituite da un catodo, un elettrolita e un anodo. Catodi e anodi sono polimeri che possono immagazzinare energia e l'elettrolita \u00e8 acqua mescolata con sali organici. L'elettrolita \u00e8 fondamentale per la conduzione ionica e l'accumulo di energia attraverso l'interazione con l'elettrodo.<\/p>\n\n\n\n
"Se l'elettrodo si gonfia troppo durante i suoi cicli, non pu\u00f2 condurre molto bene gli elettroni e si perdono le prestazioni complessive", ha detto. "Credo che ci sia una differenza del 1.000% nella capacit\u00e0 di accumulo di energia a seconda della scelta dell'elettrolita a causa degli effetti di rigonfiamento."<\/p>\n\n\n\n
Secondo il loro articolo, i polimeri radicalici (elettrodi) redox-attivi e non coniugati sono candidati promettenti per batterie ad acqua prive di metalli grazie all'elevata tensione di scarica dei polimeri e alla rapida cinetica redox. La reazione \u00e8 complessa e di difficile soluzione a causa del trasferimento simultaneo di elettroni, ioni e molecole d'acqua.<\/p>\n\n\n\n
Il gruppo di ricerca di Tabor ha integrato gli sforzi sperimentali con simulazioni e analisi al computer. Le simulazioni hanno fornito informazioni dettagliate sul quadro molecolare microscopico della struttura e della dinamica.<\/p>\n\n\n\n
\u201cLa teoria e l\u2019esperimento spesso lavorano a stretto contatto per comprendere questi materiali. "Una delle nuove cose che facciamo a livello computazionale in questo articolo \u00e8 caricare effettivamente l'elettrodo in pi\u00f9 stati di carica e vedere come l'ambiente circostante risponde a tale carica", ha detto Tabor.<\/p>\n\n\n\n
I ricercatori hanno osservato macroscopicamente se il catodo della batteria funzionava meglio in presenza di determinati tipi di sale, misurando esattamente quanta acqua e sale entravano nella batteria durante il funzionamento.<\/p>\n\n\n\n
"Lo abbiamo fatto per spiegare ci\u00f2 che abbiamo osservato sperimentalmente", ha detto. \u201cOra vorremmo estendere le nostre simulazioni ai sistemi futuri. Avevamo bisogno di confermare la nostra teoria su quali siano le forze che guidano tale iniezione di acqua e solvente\u201d.<\/p>\n\n\n\n
\u201cCon questa nuova tecnologia di accumulo dell\u2019energia, siamo un passo avanti verso le batterie prive di litio. "A livello molecolare, abbiamo un'idea migliore del motivo per cui alcuni elettrodi delle batterie funzionano meglio di altri, e questo ci fornisce prove e indicazioni forti su come andare avanti nella progettazione dei materiali", ha affermato Tabor.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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