Vetture elettriche aerobiche

Rispetto alle batterie Li–ion convenzionali, le batterie metallo-aria utilizzano l’ossigeno dall’aria circostante invece di quella conservata nelle sostanze chimiche nella batteria stessa. Questo provoca la riduzione del peso e della massa e l’aumento della densità energetica, oppure l’energia erogata rispetto alle dimensioni della batteria. Nonostante i vantaggi, la trasformazione delle versioni ricaricabili delle batterie metallo-aria è risultato difficoltoso ed esse sono al momento disponibili solo come unità primarie.

Il progetto NECOBAUT (“New concept of metal-air battery for automotive application based on advanced nanomaterials”), finanziato dall’UE, sta sviluppando una batteria a base di ferro–aria che sfrutta i materiali a elettrodi in carbonio nano-strutturato e un elettrolito a idrossido di potassio. Il principale settore di mercato è quello dei veicoli completamente elettrici.

Per il lato degli anodi, il team ha analizzato vari materiali nano-strutturati in carburo di ferro supportati sul carbonio a superficie elevata preparato da un partner del progetto. Sono stati inclusi gli additivi per ridurre al minimo l’evoluzione dell’idrogeno e migliorare l’efficienza di ricarica.

Sono stati testati numerosi catalizzatori per il lato aria (catodo), compresi i materiali innovativi in perovskite sviluppati durante il progetto. Questi sono stati valutati sia su supporti commerciali in carbonio che sul carbonio del progetto. La perovskite supportata sul carbonio del progetto è stato il catalizzatore più promettente.

Il ferro e gli elettrodi dell’aria sono stati fabbricati e assemblati in un’innovativa cella batteria metallo-aria in cui l’elettrolito viene fatto circolare per dissipare il calore e rimuovere i gas. Un separatore impedisce i cortocircuiti interni e migliora la sicurezza.

I test preliminari dimostrano il suo potenziale di soddisfare gli obiettivi di densità energetica, quindi il team sta ora effettuando studi per caricare la cellula a densità di corrente superiori. Un modello di cellula sta aiutando a ottimizzare i design.

L’ottimizzazione di tutti i materiali e i componenti in numerose condizioni di funzionamento durante il periodo successivo faciliterà la progettazione del prototipo finale. Si pianificano, tra gli altri miglioramenti, capacità energetiche degli elettrodi superiori e una migliore resistenza alla corrosione. Un’alternativa a basso costo e durevole alle batterie Li–ion che può portare tutte le vetture elettriche più lontano prima della ricarica avrà un grande impatto. L’accettazione più diffusa da parte del mercato di tali veicoli avrà importanti vantaggi per i produttori, i consumatori e l’ambiente.