Messa a punto la batteria magnesio-aria su carta che si ispira al ciclo della fotosintesi

Il gruppo di ricercatori dell’Advanced Institute for Materials Research (AIMR) dell’Università di Tohoku ha creato una batteria magnesio-aria  su una base di semplice carta che può essere utilizzata, ad esempio, nei sensori GPS o in altra sensoristica.  Ispirandosi al modo in cui le piante applicano la fotosintesi, hanno sfruttato la riciclabilità e la leggerezza della carta, rendendo la batteria promettente per una fonte di energia più ecologica.

La relativa ricerca è stata pubblicata su RSC Applied Interfaces. La batteria ha anche l’utile caratteristica di essere attivabile attraverso l’acqua.

Per oltre due millenni, la carta è stata un punto fermo della civiltà umana come base per la scrittura, ma ora questa diventa anche la base per una batteria estremamente leggera. Inoltre gli altri componenti della batteria non sono plastici, ma basati su materiali abbondanti e dal costo non elevato.

Tra l’altro sono biodegradabili e questo li rende applicabili su larga scala.

Schema della batteria in carta e la sua applicazione su un sensore GPS

Ora, un team di ricercatori dell’Università Tohoku ha presentato una batteria magnesio-aria (Mg-aria) ad alte prestazioni, basata sulla carta e attivata dall’acqua.

“Abbiamo tratto ispirazione per questo dispositivo dal meccanismo di respirazione delle piante”, ha sottolineato Hiroshi Yabu, autore corrispondente dello studio. “La fotosintesi è analoga al processo di carica e scarica delle batterie. Proprio come le piante sfruttano l’energia solare per sintetizzare lo zucchero dall’acqua del terreno e dall’anidride carbonica dell’aria, la nostra batteria utilizza il magnesio come substrato per generare energia dall’ossigeno e dall’acqua”.

Per fabbricare la batteria, Yabu e i suoi colleghi hanno incollato un foglio di magnesio sulla carta e hanno aggiunto il catalizzatore del catodo e lo strato di diffusione del gas direttamente sull’altro lato della carta.

La batteria di carta ha raggiunto una tensione a circuito aperto di 1,8 volt, una densità di corrente di 1,0 volt di 100 mA/cm² e una potenza massima di 103 milliwatt/cm².

“Non solo la batteria ha dimostrato risultati impressionanti in termini di prestazioni, ma funziona senza l’impiego di materiali tossici – utilizzando invece catodi di carbonio e un elettrocatalizzatore a pigmenti che hanno superato valutazioni rigorose”, ha aggiunto Yabu.

I ricercatori hanno messo alla prova la batteria in un sensore di pulsossimetro e in un sensore gps, illustrando la sua versatilità per i dispositivi indossabili.

Il fatto di poter essere attivabile con l’acqua inoltre fornisce una sorta di interruttore che  ne può facilità l’attivazione in deerminate condizioni: immaginate un sensore GPS collegato a una di queste batterie in un’apparecchiatura d’emergenza da installare su una nave o un aereo che trasvola sul mare.