Giu 142016
 

Cobalto01Respirare per ore sott’acqua? Forse sarà presto possibile. Infatti, i ricercatori della University of South Denmark hanno realizzato uno speciale cristallo ottenuto con sali di cobalto capace di assorbire ossigeno dall’aria e dall’acqua. Ma la caratteristica straordinaria di questo cristallo è la sua capacità di assorbirne una quantità molto elevata, fino a 160 volte quella che respiriamo. E le sorprese non sono finite qui: infatti, questo cristallo in particolari condizioni, ossia in presenza di calore, o in luoghi in cui la concentrazione di tale gas è particolarmente bassa, è in grado di rilasciare l’ossigeno assorbito. A seconda dei parametri in cui si trova il cristallo, ossia temperatura, pressione e contenuto, l’assorbimento dell’ossigeno può avvenire o istantaneamente o in un paio di giorni.

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Cristallo di cobalto: a sinistra rosso con bassa concentrazione di ossigeno, a destra nero con alta concentrazione

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Struttura cristallina: palle blu = cobalto, azzurre piccole = azoto, rosse = ossigeno

Gli scenari che questo nuovo materiale apre sono incredibili.

La stessa ricercatrice Christine McKenzie, ne suggerisce alcuni che potrebbero rappresentare una soluzione in alcune circostanze. Ad esempio questo materiale potrebbe consentire di realizzare nuovi dispositivi per la respirazione subacquea di dimensioni ridottissime e quasi senza peso. Pochissimi granelli, infatti, potrebbero contenere tutto l’ossigeno necessario alla respirazione anche per lunghi periodi e ricaricarsi autonomamente traendo l’ossigeno direttamente dall’acqua o dall’aria circostante.

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In campo energetico, questi sali potrebbero rifornire di ossigeno le celle combustibili delle batterie consentendone di ridurne il volume e il peso.

Oppure potrebbero aumentare l’autonomia dei respiratori utilizzati dai pazienti con problemi di ventilazione.

Siamo ancora alla fase di sperimentazione e lontani dai risultati auspicati dal team di ricercatori, ma questo cristallo apre nuove frontiere e fa ben sperare per il prossimo futuro.

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Ago 062012
 

Il problema si sa che per le auto elettriche, le uniche a emissioni zero, è quello della durata delle batterie. Infatti, la scarsa autonomia raggiunta da questo tipo di autoveicolo rappresenta di fatto il vero è proprio collo di bottiglia alla loro capillare diffusione, più del problema delle torrette di ricarica. Uno studio recentissimo, pubblicato dalla rivista Nature Chemistry, fa ben sperare per il prossimo e imminente futuro. Infatti, un gruppo di ricercatori internazionali, coordinati dall’università La Sapienza di Roma, è giunta ad un incredibile risultato sperimentando un nuovo tipo di batteria che utilizza il litio, metallo leggero con l’ossigeno, gas presente in natura in quantità pressoché infinite. Lo studio di una batteria litio-aria, non è nuovo, da tempo infatti, diversi centri di ricerca e studiosi mondiali hanno tentato di trovare la chiave di volta per le batterie del futuro. Il problema che fino ad oggi ha impedito il loro sviluppo era la reversibilità, ossia la possibilità di ricaricarle un numero di volte sufficiente. Il gruppo di studiosi, guidati dai professori Bruno Scrosati e Jusef Hassoun del dipartimento di chimica de La Sapienza, in collaborazione con la Hanyang University di Seoul in Corea, pare sia riuscito a superare questo problema e a trovare una configurazione innovativa della batteria che consentirebbe, ad oggi, un operazione di reversibilità per oltre 100 cicli di ricarica. Il vantaggio della combinazione litio-ossigeno è evidente, sia dal punto di vista ambientale che tecnico. Infatti, consentirebbe un allungamento notevole della durata delle batterie che dovrebbero alimentare le auto del futuro.

Il professor Bruno Scrosati, intervistato, ha spiegato le motivazioni che fanno gridare al miracolo per questa scoperta: “L’innovazione, risiede nella scelta di un materiale elettrolitico che ne consente la ciclazione prolungata e nella morfologia dell’elettrodo positivo che regola il flusso diffusivo dell’ossigeno nella cella”.

Confronto tra batterie a ioni di litio e le nuove litio-ossigeno

Uno dei grossi problemi manifestati da questo tipo di batterie, finora era stato l’alto grado di instabilità dal punto di vista chimico. Durante il funzionamento, infatti, si manifestavano delle reazioni collaterali a danno dell’elettrolita che di fatto ne riducevano di parecchio la durata durante i cicli di carico-scarico. Ricercatori britannici, guidati da Zhangquan Peng, sono riusciti a risolvere questo problema utilizzando come elettrolita, un liquido costituito essenzialmente da ioni. Inoltre, hanno ottimizzato anche il modo in cui l’ossigeno entra nella batteria e si combina con il litio utilizzando un elettrodo d’oro con microscopici nanopori al posto del tradizionale elettrodo poroso in carbonio.

La batteria litio-aria rappresenta un enorme passo in avanti nella risoluzione dei problemi energetici che attanagliano il nostro pianeta e apre scenari nuovi a sviluppi e prodotti. Essa rappresenta una grande evoluzione rispetto alle normali batterie litio-ione sia dal punto di vista prestazionale che dal punto di vista ambientale.