c
ome è ben noto a tutti gli
utilizzatori di pannelli sola-
ri, l’energia raccolta da una
cella fotovoltaica può essere
consumata subito, oppure es-
sere immagazzinata in batte-
rie esterne, tipicamente dopo
aver sofferto delle perdite nel
passaggio da una serie di di-
spositivi all’altra. I ricercatori
della
hanno proposto una via
di mezzo, con una soluzione
che integra nel medesimo di-
spositivo un’innovativa cella
solare e una batteria litio-os-
sigeno. La stretta integrazio-
ne dei due componenti fa sì
che i fotoelettroni vengano
liberati dalla radiazione so-
lare direttamente all’interno
la batteria; diventa in questo
modo possibile eliminare in
maniera pressoché totale tut-
te quelle perdite (che si pos-
sono spingere fino al 20%)
che si verificherebbero du-
rante il passaggio dalla cella
a un accumulatore esterno.
Il nuovo dispositivo ibrido in
attesa di brevetto è stato de-
scritto sul numero di
dello scor-
so 3 ottobre nell’articolo
.
I ricercatori guidati da Yiying
Wu, docente di chimica e bio-
chimica presso la Ohio State
University, sono partiti da una
batteria di tipo litio-ossigeno,
una tecnologia particolar-
mente promettente per la sua
elevata densità di energia te-
orica.
Il primo problema che hanno
dovuto risolvere è stato quello
di portare all’interno del di-
spositivo l’ossigeno necessa-
rio al suo funzionamento: gli
strati solidi di materiale semi-
conduttore che caratterizza-
no le celle solari tradizionali
rappresenterebbero
infatti
una barriera insormontabile
per il passaggio del gas. La
soluzione consiste in un inno-
vativo pannello solare realiz-
zato facendo crescere, come
fili d’erba, innumerevoli fila-
menti di ossido di titanio sulle
maglie di un fitto intreccio di
foto-elettrodi. I filamenti cat-
turano la luce solare, mentre
l’ossigeno è libero di filtrare
attraverso le maglie di questo
pannello ‘traspirante’ per rag-
giungere un elettrodo in car-
bone poroso.
Durante il processo di carica,
i fotoelettroni generati dalla
luce che colpisce il foto-elet-
trodo a maglia vengono utiliz-
zati all’interno della batteria
per decomporre perossido di
litio in ioni litio e ossigeno. Gli
ioni litio catturano elettroni e
si depositano sotto forma di
litio metallico all’anodo, men-
tre l’ossigeno viene rilasciato
nell’atmosfera.
Durante la scarica, la batteria
assorbe ossigeno dall’am-
biente (in un certo senso
‘respirando’) per riformare il
perossido di litio, mentre gli
elettroni scambiati nel proces-
so vengono fatti circolare nel
circuito utilizzatore.
Per risolvere il problema
dell’elevato sovrapotenziale
di carica di questo particolare
tipo di batteria, Wu e colleghi
hanno utilizzato un additivo
con ioni ioduro come interme-
diario di ossidoriduzione per il
trasporto degli elettroni tra l’e-
lettrodo dell’ossigeno e il foto-
elettrodo in biossido di titanio.
Per migliorare la selettività
della lunghezza d’onda della
luce impiegata, il foto-elettro-
do è stato colorato di rosso
rivestendolo di ossido di ferro,
un materiale che ha dimostra-
to di non subire alterazioni si-
gnificative nei successivi cicli
di carica e scarica. Dai primi
test effettuati i ricercatori si di-
cono confidenti che la durata
di questa “batteria litio-ossi-
geno con carica fotoassistita
per mezzo di foto-elettrodo
sensibilizzato con colorante”
sia confrontabile con quella
delle altre batterie ricaricabili
presenti sul mercato.
L’integrazione delle funzioni
di carica e immagazzinaggio
in un solo dispositivo a tre
terminali (l’anodo in litio, l’e-
lettrodo in carbone poroso e il
foto-elettrodo) offre l’indubbio
vantaggio di una semplifica-
zione dei sistemi a energia
rinnovabile e una concomi-
tante riduzione dei costi. L’u-
niversità dell’Ohio prevede di
concedere il brevetto in licen-
za alle industrie interessate
alla commercializzazione.
EON
ews
n.
579
-
ottobre
2014
3
M
assimo
G
iussani
T
erza
P
agina
Messa a punto nei laboratori di ricerca
la prima cella solare in grado di immagazzinare
al suo interno l’energia convertita
La batteria
che viene dal sole
Fonte:
Nature
Communications
