I ricercatori hanno rilanciato una tecnologia delle batterie sperimentata da Thomas Edison, non per le automobili come aveva immaginato una volta, ma per stabilizzare le fonti di energia rinnovabile. Un nuovo prototipo, dettagliato nella rivista Small, mostra una batteria al nichel-ferro che si ricarica in pochi secondi e dura oltre 30 anni con l’uso quotidiano, oltre 12.000 cicli.
Gli albori dell’era elettrica e la visione di Edison
I veicoli elettrici non erano un’invenzione moderna. Nel 1900, negli Stati Uniti le auto ibride elettriche superavano in numero quelle a benzina. Lo stesso Edison brevettò una batteria per autoveicoli al piombo nel 1901, ponendo quasi le basi per un 20° secolo alimentato dall’elettricità. Tuttavia, i costi più elevati e l’autonomia limitata (circa 30 miglia) alla fine favorirono il motore a combustione interna. I successivi sforzi di Edison per sviluppare un successore al nichel-ferro non si concretizzarono mai del tutto.
La nuova centrale elettrica delle energie rinnovabili
Oggi, con il cambiamento climatico che guida il passaggio alle energie rinnovabili, il concetto abbandonato di Edison sta vedendo una rinascita. Le batterie agli ioni di litio dominano il mercato, ma il nichel-ferro offre vantaggi per lo stoccaggio di energia su scala di rete. I ricercatori dell’UCLA hanno scoperto che la tecnologia eccelle in ambienti in cui la ricarica rapida e la longevità sono fondamentali, come i parchi solari e i data center.
Biomimetica su scala nanometrica
La svolta si basa su un approccio di ispirazione biologica. Il team, guidato da Maher El-Kady e Ric Kaner, ha tratto ispirazione dal modo in cui si formano ossa e conchiglie: le proteine guidano la disposizione dei minerali per creare strutture forti ma flessibili. Hanno adattato questo principio utilizzando proteine derivate dai sottoprodotti della lavorazione della carne bovina, rinforzate con ossido di grafene, per rinforzare gli atomi di nichel e ferro.
Il processo prevede il riscaldamento del materiale per rimuovere l’ossigeno dall’ossido di grafene, incorporando i cluster metallici in un aerogel riempito d’aria quasi al 99%. Ciò aumenta notevolmente la superficie, consentendo una ricarica più rapida, una maggiore efficienza e una maggiore capacità di stoccaggio. Come spiega El-Kady, “quasi ogni singolo atomo può partecipare alla reazione” a questo livello nanometrico.
Oltre il litio: un’alternativa sostenibile
La nuova batteria al nichel-ferro non raggiunge ancora la densità energetica degli ioni di litio per i veicoli. Ma la sua rapida ricarica, la lunga durata e la dipendenza da materiali abbondanti, evitando i metalli delle terre rare, lo rendono ideale per stabilizzare le reti di energia rinnovabile. La batteria può assorbire rapidamente l’energia solare in eccesso durante il giorno e rilasciarla di notte, oppure fornire energia di backup per infrastrutture critiche.
Questa innovazione rappresenta più di un semplice esperimento di chimica. È una dimostrazione che le tecnologie trascurate possono trovare nuova vita nei paesaggi energetici in evoluzione. La semplicità del processo, ovvero la miscelazione di ingredienti facilmente disponibili e l’applicazione di calore, suggerisce che questa batteria dimenticata potrebbe presto alimentare un futuro più sostenibile.
