Pile Metallo – Aria

Martedì 3 novembre 2015, ore 16.30, aula M1, Dim
Incontro con la ricerca, 4° appuntamento

Ospite: prof. Armando Gennaro

locandina 03-11-2015

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Nel quarto appuntamento del ciclo “Incontro con la ricerca” il prof. Armando Gennaro ci ha parlato delle pile metallo-aria, in particolare dello stato attuale e dei possibili sviluppi futuri di questa tecnologia. L’importanza di questi dispositivi è legata, da una parte, alla necessità di far fronte al problema dello stoccaggio dell’energia elettrica (fondamentale per compensare la discontinuità che caratterizza le fonti rinnovabili di energia) e, dall’altra, alla possibilità di adoperarli nell’autotrazione, con vantaggi sia a livello economico che ecologico (a patto che essi soddisfino standard minimi di prestazioni, soprattutto in termini di autonomia e in generale di energia di immagazzinamento).

A fronte di una tecnologia matura, come ad esempio quella delle insostituibili batterie al piombo acido, le pile metallo-aria si contraddistinguono per valori (attuali o attesi) di densità di energia (J/kg) molto più alti. Il meccanismo elettrochimico di base è, come per tutte le pile, una reazione di ossidoriduzione spontanea che trasforma energia chimica in energia elettrica, in cui però l’ossidante è rappresentato dall’ossigeno contenuto nell’aria. La riduzione dell’ossigeno è una reazione lenta, che avviene con molta fatica, e richiede pertanto l’impiego di catalizzatori (come il platino, con gli annessi problemi di reperibilità e costi, su cui si concentra in parte la ricerca). Il vantaggio principale risiede però nel fatto che non è necessario immagazzinare il reagente (ossigeno) nella pila, che in questo modo viene a pesare poco, con conseguente alta energia specifica. Quando si parla di pile metallo-aria, si fa riferimento a pile zinco-aria, alluminio-aria e litio-aria:

  • Celle zinco-aria: sono celle alcaline non ricaricabili elettricamente che attualmente garantiscono un’autonomia di circa 500 km e hanno energia specifica di circa 100 J/kg (obbiettivo: 500J/kg), più del triplo di quella delle batterie al piombo. Recentemente si sta studiando la possibilità di realizzare una ricarica meccanica delle pile (e in particolare dell’anodo di zinco, la cui sostituzione è un’operazione piuttosto delicata) mediante un serbatoio di pellets di zinco.
  • Celle alluminio-aria: sono anch’esse celle alcaline non ricaricabili elettricamente, caratterizzate da una maggiore densità di energia, di circa 400/500 J/kg, grazie alla maggiore leggerezza dell’alluminio rispetto allo zinco. Questa tecnologia è però ancora in fase di sviluppo.
  • Celle litio-aria: sono celle ricaricabili con valori di energia specifica di circa 500 J/kg, che si prevede possano arrivare in futuro fino a 1700 J/kg, complice la leggerezza del litio. Possono essere realizzate in ambiente acquoso o non acquoso, con diverse soluzioni costruttive legate soprattutto alla necessità di proteggere il litio data la sua elevata reattività (esplosiva) con l’acqua.

La strada da fare per ottenere una tecnologia competitiva e commercializzabile è ancora lunga e passa per la ricerca, ma senza dubbio le pile metallo-aria possono dirsi molto promettenti.

►Link utili
Video Youtube della conferenza qui

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