Trasformare i muri degli edifici in vere e proprie batterie ricaricabili: è questa l’ambizione di un team di ricercatori franco-spagnolo. L’obiettivo è sviluppare una nuova tecnologia di stoccaggio elettrochimico basata su geopolimeri, aprendo la strada all’integrazione diretta delle funzioni di stoccaggio energetico nei materiali da costruzione.
Di fronte alla crescente diffusione delle energie rinnovabili, spesso intermittenti, la necessità di soluzioni di stoccaggio stazionario diventa cruciale. Sebbene l’idea di immagazzinare energia nei calcestruzzi non sia nuova, è rimasta a lungo marginale a causa delle prestazioni insoddisfacenti, limitandosi per lo più allo stoccaggio termico.
Un sistema elettrochimico Zn-MnO2 è integrato in una matrice solida di geopolimero a base di metacaolino. Questa architettura consente lo stoccaggio e la restituzione di energia direttamente dal materiale da costruzione, aprendo la strada a edifici capaci di immagazzinare elettricità nei loro muri.
I ricercatori dell’Istituto di chimica della materia condensata di Bordeaux (CNRS/Università di Bordeaux/Bordeaux INP), in collaborazione con il Centro di fisica dei materiali spagnolo, hanno compiuto un passo importante progettando una batteria solida il cui elettrolita è un geopolimero a base di metacaolino, un polimero inorganico aluminosilicato ottenuto dalla calcinazione delle argille. Riconosciuto per le sue eccellenti proprietà meccaniche, questo geopolimero è un’alternativa ecologica al cemento Portland ordinario come legante del calcestruzzo, poiché la sua produzione emette molto meno CO₂.
Ispirandosi ai geopolimeri già utilizzati come alternativa al cemento classico nei calcestruzzi a basso impatto ambientale, gli scienziati propongono un nuovo sistema elettrochimico molto più efficiente grazie alla conversione diretta dell’energia chimica in elettricità. Questo dispositivo permetterebbe, ad esempio, di immagazzinare nei muri stessi degli edifici l’elettricità prodotta da pannelli solari o turbine eoliche, per un utilizzo differito.
La batteria ricaricabile progettata dal team è una batteria Zn-ion che utilizza questa matrice di geopolimero come elettrolita separando elettrodi classici, fatti di zinco per l’elettrodo negativo e diossido di manganese per l’elettrodo positivo. Attivata da una soluzione di solfato di zinco, la matrice porosa contiene una fase liquida residua che assicura il trasporto degli ioni Zn2+ da un elettrodo all’altro.
Il risultato è una densità di energia di 3,3 Wh/L, quattro volte superiore a quella (0,8 Wh/L) misurata nei dispositivi cementizi classici di tipo Portland. Certo, questa densità è molto inferiore a quella delle batterie convenzionali di tipo Li-ion (~570 Wh/L). Tuttavia, lo stoccaggio è qui integrato direttamente nei materiali da costruzione, offrendo una soluzione innovativa e sostenibile per l’accumulo di energia.
Fonte: Techno Science
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