Un team di ricercatori ha pubblicato su Energy & Environmental Science[1] un innovativo studio che presenta un nuovo catalizzatore a doppio atomo capace di migliorare drasticamente le prestazioni delle batterie zinco-aria, promettendo applicazioni energetiche più efficienti e sostenibili.
Una svolta nella riduzione dell’ossigeno
La reazione di riduzione dell’ossigeno è uno dei limiti principali nelle batterie zinco-aria, a causa della sua lentezza. Finora si usavano catalizzatori a base di platino, costosi e vulnerabili alle impurità. I ricercatori hanno progettato un’alternativa: un catalizzatore a doppio atomo formato da ferro e cobalto, legati a una matrice di azoto e carbonio, che garantisce un’elevata attività catalitica in ambienti alcalini.
Struttura porosa e attività record
Il nuovo catalizzatore, denominato Fe1Co1-N-C, è stato realizzato grazie a un modello microcinetico che tiene conto del pH per ottimizzarne la progettazione. Il materiale presenta una struttura porosa che migliora la diffusione dei reagenti e massimizza l’esposizione dei siti attivi. Il risultato è sorprendente: le batterie basate su questo materiale raggiungono 1,51 volt di tensione a circuito aperto e un’energia specifica di 1079 Wh per chilogrammo di zinco.
Resistenza, durata e prestazioni senza precedenti
Oltre alle prestazioni energetiche, queste batterie mostrano una capacità di mantenere alte prestazioni anche a correnti elevate, da 2 a 600 mA/cm². Ma è la longevità a impressionare: più di 3600 ore di funzionamento e 7200 cicli completati, un traguardo mai raggiunto finora. Questo dimostra che il nuovo catalizzatore potrebbe rendere le batterie zinco-aria finalmente competitive per l’uso quotidiano.
Verso nuove frontiere dell’energia
Di Zhang, autore principale, sottolinea come l’approccio combinato di simulazioni teoriche e tecniche di sintesi mirate abbia portato a un risultato concreto e promettente. Il prossimo obiettivo del gruppo è perfezionare la sintesi di catalizzatori con accoppiamenti atomici precisi e identificare con precisione i siti attivi. Lo studio rappresenta un passo importante verso batterie più durevoli, economiche ed ecologiche.
