Un innovativo studio condotto dalla University of Science and Technology of China (USTC) potrebbe segnare una svolta epocale nel settore dell’accumulo di energia rinnovabile e nell’automotive elettrico. La ricerca riguarda un nuovo tipo di batteria che sfrutta l’idrogeno come anodo, in sostituzione dei tradizionali materiali a base di litio.
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Angewandte Chemie. Negli ultimi anni, l’idrogeno ha suscitato grande interesse come fonte di energia rinnovabile grazie alle sue eccellenti proprietà elettrochimiche, che lo rendono un vettore energetico stabile ed economico. Tuttavia, le batterie attualmente in uso che impiegano l’idrogeno lo utilizzano principalmente come catodo, il che limita la loro capacità di accumulo di energia e ne restringe il range di tensione, che varia tra 0,8 e 1,4 V. Questo impedisce loro di immagazzinare e rilasciare una quantità significativa di energia.
Per superare questi limiti, il team dell’USTC ha sviluppato una proposta innovativa: l’utilizzo dell’idrogeno come anodo, con l’obiettivo di aumentare notevolmente la densità energetica e la tensione operativa. Il risultato è un prototipo di batteria chiamato Li-H, che combina un anodo in litio metallico, un catodo costituito da un rivestimento di platino per la diffusione dell’idrogeno e un elettrolita solido innovativo.
Il sistema ha mostrato prestazioni straordinarie durante i test: una densità energetica teorica di 2825 Wh/kg e una tensione operativa stabile di circa 3 volt. Inoltre, ha rivelato un’impressionante efficienza di ritorno energetico pari al 99,7%, un dato che implica una dissipazione energetica minima durante i cicli di carica e scarica e una lunga durata operativa.
In un ulteriore passo avanti, il team ha sviluppato una versione alternativa della batteria Li-H senza anodo, che elimina la necessità di litio metallico preinstallato. In questa versione, il litio è depositato da sali di litio durante il ciclo di carica, migliorando la produzione scalabile e riducendo i costi. Questo design offre un’efficienza del 98,5%, oltre a garantire un’operatività stabile anche in condizioni di bassa concentrazione di idrogeno.
Per ottimizzare ulteriormente le prestazioni della batteria, gli studiosi hanno condotto modelli computazionali tramite Density Functional Theory (DFT), per studiare il comportamento degli ioni di litio e idrogeno all’interno dell’elettrolita. Questa ricerca apre la strada a possibili applicazioni avanzate nelle soluzioni di accumulo energetico, per i veicoli elettrici a lungo raggio e persino nell’aviazione sostenibile. Con una densità energetica e un’efficienza superiori rispetto alle batterie al nichel-idrogeno, la batteria Li-H si presenta come una delle soluzioni più promettenti per il futuro dei sistemi energetici rinnovabili, offrendo un importante passo verso la decarbonizzazione del settore energetico globale.