Progressi riportati sulle batterie al protone con idrogeno verde

Jun 15, 2023

Nuove batterie protoniche possono alimentare piccoli ventilatori blu oggi, veicoli elettrici domani, se tutto va secondo i piani.

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I fan dell’idrogeno verde hanno un altro motivo per esultare, sotto forma di nuove batterie protoniche che immagazzinano l’elettricità in elettrodi di carbonio idrogenato. Negli ultimi cinque anni un gruppo di ricerca della RMIT University australiana ha perfezionato la tecnologia delle batterie protoniche in collaborazione con un fornitore automobilistico leader a livello mondiale. Hanno un’altra svolta da segnalare e le nuove batterie per veicoli elettrici potrebbero essere nel mix.

La ricerca RMIT ha attirato l’attenzione del World Economic Forum nel 2018, che era entusiasta del potenziale delle batterie protoniche di superare la tecnologia agli ioni di litio.

“La batteria protonica RMIT può essere collegata a una porta di ricarica proprio come qualsiasi altra batteria ricaricabile. Quello che succede dopo è straordinariamente semplice: l'elettricità dell'alimentatore divide le molecole d'acqua, generando protoni, che si legano al carbonio nell'elettrodo della batteria”, ha osservato con entusiasmo il WEF.

La suddivisione delle acque avrebbe potuto sembrare notevole cinque anni fa, quando il mercato globale dell’idrogeno verde era solo un luccichio negli occhi di qualcuno, ma da allora le cose sono cambiate.

L’idrogeno verde viene prodotto dall’acqua attraverso l’elettrolisi, che distribuisce l’elettricità proveniente da risorse rinnovabili per “dividere” l’acqua. I costi dell’energia eolica e solare sono entrambi diminuiti dal 2018, così come il costo dei sistemi di elettrolisi, il che spiega perché l’idrogeno verde ha ricevuto maggiore attenzione da parte degli investitori negli anni successivi al 2018.

La connessione tra batterie a idrogeno e protoni è piuttosto semplice. Un atomo di idrogeno è costituito da un protone caricato positivamente e un elettrone caricato negativamente. Se l’atomo di idrogeno riesce in qualche modo a perdere il suo elettrone, viene lasciato vagare nell’universo come un protone.

Come descritto da RMIT, immagazzinare idrogeno in un elettrodo di carbonio idrogenato è un risparmio energetico, rispetto alla produzione di gas idrogeno verde. L’alternativa sarebbe immagazzinare l’idrogeno ad alta pressione per utilizzarlo in una cella a combustibile a idrogeno.

In parole povere, i sistemi di elettrolisi sono l’opposto delle celle a combustibile, quindi non sorprende scoprire che le batterie a protoni si scaricano attraverso le celle a combustibile, ma senza la fase di stoccaggio che assorbe energia come avviene con le celle a combustibile a idrogeno.

Come spiegato dal ricercatore capo del team RMIT, il professor John Andrews, durante il ciclo di scarica le batterie protoniche rilasciano i loro protoni dall'elettrodo di carbonio. Passano attraverso una membrana per incontrare l'ossigeno dell'aria ambiente. La reazione produce sia acqua che energia.

“La nostra batteria a protoni ha perdite molto inferiori rispetto ai tradizionali sistemi a idrogeno, il che la rende direttamente paragonabile alle batterie agli ioni di litio in termini di efficienza energetica”, aggiunge Andrews (vedi ulteriori informazioni sulla copertura delle batterie a protoni di CleanTechnica qui).

Il team RMIT collabora al progetto di ricerca sulle batterie protoniche con il principale fornitore italiano di ricambi per auto Eldor Group dal 2018 e la collaborazione è stata prolungata per altri due anni.

Eldor è meglio conosciuta per il suo lavoro sul lato convenzionale dell’industria automobilistica, ma è sulla strada dell’elettrificazione e della decarbonizzazione, oltre a mantenere l’attenzione sul miglioramento dell’efficienza dei veicoli ICE.

Se Eldor punta sulle batterie protoniche per alimentare il veicolo elettrico del futuro, potrebbe avere una lunga attesa tra le mani. Finora, la collaborazione con RMIT ha prodotto una batteria di protoni che può “alimentare diversi piccoli ventilatori e una luce per diversi minuti”.

Non sembra molto, ma il vantaggio potrebbe essere enorme in termini di minori costi delle batterie per veicoli elettrici e di uso sostenibile delle risorse naturali, rispetto alle tradizionali batterie per veicoli elettrici agli ioni di litio. Dopotutto, il carbonio è praticamente ovunque, ma il litio no.

In un aggiornamento del progetto del 27 luglio, RMIT ha osservato che la capacità di stoccaggio del loro nuovo prototipo pesa il 2,2% in peso di idrogeno (il% in peso si riferisce alla misurazione dello stoccaggio dell'idrogeno in un materiale). Era quasi il triplo della capacità del loro prototipo iniziale cinque anni fa.