Nell'ambito dell’accumulo energetico, l'innovazione delle batterie ad acqua di ultima generazione promette di riscrivere le regole della gestione energetica ed offrire una valida alternativa alle batterie agli ioni di litio, ormai al centro di numerose criticità legate a sicurezza, costi e impatto ambientale. Scopri la rivoluzione delle batterie ad acqua: sicure, economiche e sostenibili. Una svolta nell'accumulo energetico per un futuro sempre più green.
Le più recenti ricerche condotte presso il rinomato Argonne National Laboratory hanno portato allo sviluppo di elettroliti capaci di incorporare molecole d’acqua in maniera controllata e stabile. Si tratta di un progresso rilevante, poiché consente di superare l’incompatibilità storica tra acqua e litio, nota per causare reazioni pericolose anche in presenza di minime quantità di umidità. Con l’introduzione di questa nuova architettura molecolare, è stato possibile ottenere una tolleranza all’acqua fino a mille volte superiore rispetto ai sistemi precedenti, garantendo allo stesso tempo oltre duemila cicli di carica con un’efficienza elettrochimica stabile. Anche l’Università del Maryland ha contribuito a questo salto tecnologico attraverso la realizzazione di elettroliti ibridi composti da strati acquosi e organici, potenziati da ionofori ad elevata affinità con ioni litio. Le simulazioni digitali hanno mostrato una notevole attenuazione delle reazioni indesiderate tra gli elettrodi e l’acqua, con nuove opportunità per la progettazione di batterie ad alta efficienza e lunga durata. Uno dei principali punti di forza delle batterie ad acqua è la loro elevata sicurezza. L’assenza di componenti infiammabili riduce notevolmente il rischio di instabilità termica e incendi, problematiche spesso riscontrate nei sistemi convenzionali. Ciò le rende particolarmente adatte per applicazioni stazionarie come l’accumulo di energia per reti elettriche, edifici residenziali e impianti industriali, dove la stabilità è fondamentale.
Dal punto di vista economico, i vantaggi sono evidenti. Oltre alla sostenibilità e alla durata estesa, la tecnologia si basa su materiali comuni e abbondanti come ferro, magnesio, acqua e sale, ed è in grado di eliminare la necessità di elementi costosi e geopoliticamente instabili come il cobalto o le terre rare, il che consente di ridurre i costi di produzione e di svincolare le filiere produttive da mercati complessi o vulnerabili. L’impatto ambientale risulta drasticamente inferiore rispetto ai sistemi attuali. L’impiego di sostanze non tossiche favorisce un riciclo più semplice ed efficiente per la riduzione dell’inquinamento e la transizione verso un modello energetico più circolare. La possibilità di dismettere e riutilizzare in modo responsabile i componenti delle batterie indica un passo avanti per una gestione sostenibile delle risorse.
Figura 1: Green energy battery (Fonte: Adobe Stock)
Form Energy ha già avviato l’applicazione concreta di queste soluzioni attraverso batterie ferro-aria, in grado di fornire fino a 100 ore di accumulo continuo, integrandosi perfettamente con l’intermittenza delle fonti rinnovabili come eolico e fotovoltaico, tecnologie che risultano particolarmente adatte per stabilizzare la rete elettrica nei momenti di picco o in assenza di generazione primaria. Un ulteriore fronte di sviluppo riguarda le batterie a base di magnesio e acqua, che hanno già dimostrato una densità energetica di circa 75 Wh/kg. Pur trattandosi di valori inferiori rispetto alle batterie per veicoli elettrici di fascia alta, questa soluzione appare promettente per applicazioni dove la sicurezza e la durata prevalgono sulla densità.
La possibilità di modulare i parametri chimici e progettuali di queste batterie offre anche interessanti prospettive per l’impiego in contesti off-grid, nei paesi in via di sviluppo, o in situazioni di emergenza dove l’affidabilità e la facilità di reperimento dei materiali sono elementi strategici. Alla luce di questi sviluppi, appare evidente come le batterie ad acqua possano diventare una tecnologia di svolta nell’ambito dell’energia sostenibile. La combinazione di sicurezza operativa, accessibilità economica e compatibilità ambientale le pone al centro delle strategie energetiche future, una concreta possibilità di sostituire progressivamente le soluzioni attualmente più diffuse in un’ottica di decarbonizzazione e resilienza energetica globale.
Riferimenti
Scientists transformed batteries with water for 2,000 cycles and no fire risk
