La lotta per rallentare il riscaldamento globale si è concentrata principalmente sullo svezzamento degli esseri umani dalla combustione di combustibili fossili che emettono anidride carbonica e contribuiscono all'effetto serra. C'è stato anche un grande sforzo per trovare modi per catturare CO2 dall'aria e mettilo in un posto dove non possa fare alcun male. Naturalmente, la soluzione perfetta sarebbe realizzare entrambe le cose contemporaneamente. E se potessi prendere CO2 fuori dall'atmosfera e utilizzarlo come fonte di energia più pulita, riducendo la necessità di bruciare combustibili fossili?
Gli scienziati delle università Vanderbilt e George Washington potrebbero aver trovato un modo per farlo. In un articolo pubblicato oggi sulla rivista ACS Central Science dell'American Chemical Society, descrivono un processo per estrarre il carbonio dalla CO2 atmosferica , quindi utilizzarlo per creare nanotubi di carbonio. I nanotubi verrebbero quindi utilizzati per sostituire gli elettrodi di grafite nelle batterie agli ioni di litio per le auto elettriche.
In teoria, potremmo creare non solo auto elettriche a emissioni zero, ma anche a emissioni negative di carbonio, che immagazzinano energia e contrastano i danni ambientali del passato.
"Date le loro migliori prestazioni, il basso costo previsto e la capacità di rimuovere un gas serra, è probabile che le auto dotate di batterie con nanotubi di carbonio diventeranno la norma", afferma uno degli scienziati, il professore di chimica della GWU Stuart Licht, via e-mail.
In un comunicato stampa che annuncia lo sviluppo, l'assistente professore di ingegneria meccanica di Vanderbilt Cary Pint ha dichiarato:"Immagina un mondo in cui ogni nuovo veicolo elettrico o installazione di batterie su scala di rete non solo ci consenta di superare i peccati ambientali del nostro passato, dice ma anche fornire un passo verso un futuro sostenibile per i nostri figli."
Come funzionerebbe?
Il nuovo metodo di produzione delle batterie utilizza un processo sviluppato da Licht e dai suoi colleghi della GWU per catturare il carbonio e utilizzarlo per creare nanofibre di carbonio, che possono essere raggruppate per creare nanotubi. Tale processo prevede la distribuzione di energia solare concentrata per creare un bagno fuso di sostanze chimiche che raggiunge i 749 gradi C (1.380 gradi F). Quando l'aria viene aggiunta alla cella, l'anidride carbonica si dissolve se sottoposta al calore e alla corrente continua degli elettrodi di nichel e acciaio.
Quando il gas si rompe, le molecole di carbonio si aggrappano agli elettrodi e si accumulano in nanofibre. Dopo che Licht e il suo team hanno pubblicato il loro lavoro nel 2015, ha promesso di essere un potenziale punto di svolta. Non solo ha fornito un metodo per creare nanofibre di carbonio che era più economico dei metodi precedenti, ma ha anche offerto un modo per estrarre enormi quantità di anidride carbonica dall'atmosfera.
Quando lo sviluppo è stato annunciato l'anno scorso, Licht ha detto a HowStuffWorks di aver immaginato di costruire una serie di giganteschi C02 -to-nanofibra pianta le dimensioni di città in luoghi scarsamente popolati come l'entroterra australiano e i deserti del Sahara e del Mojave.
Dal momento che è super resistente e leggera, la nanofibra di carbonio è stata pubblicizzata come il materiale del futuro per qualsiasi cosa, dalle travi dei grattacieli alle fusoliere degli aerei. Ma anche i nanotubi di carbonio modellati da tali fibre sono ottimi per la produzione di batterie, perché la loro ampia superficie consente loro di immagazzinare più di una carica rispetto ad altre forme di carbonio. Già nel 2010, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno creato una batteria sperimentale con nanotubi di carbonio che aveva un terzo di capacità in più rispetto a una batteria agli ioni di litio convenzionale e una potenza 10 volte superiore.
I ricercatori GW e Vanderbilt riferiscono che anche una batteria agli ioni di litio con elettrodi in nanotubi di carbonio ha prestazioni leggermente migliori rispetto a una batteria agli ioni di litio convenzionale e che la spinta viene amplificata quando la batteria viene caricata rapidamente.
Quando hanno utilizzato i nanotubi per sostituire gli elettrodi di grafite in una batteria agli ioni di sodio, un altro tipo di storage, hanno ottenuto un miglioramento ancora maggiore:circa 3,5 volte le prestazioni. Entrambi i tipi di batterie dotate di nanotubi di carbonio hanno resistito con successo a 10 settimane di carica e scarica continua senza segni di affaticamento.
Applicazioni pratiche di anticipi
Secondo Licht, l'inserimento di batterie con nanotubi di carbonio nelle automobili "fornirà alternative prive di emissioni di gas serra agli odierni processi industriali e di trasporto dei combustibili fossili".
Gina Coplon-Newfield, direttrice dell'Electric Vehicles Initiative del Sierra Club, ha affermato che, sebbene non abbia ancora visto i dettagli della svolta Vanderbilt-GWU, "sembra davvero intrigante". "In generale, siamo molto incoraggiati da ciò che vediamo accadere nella tecnologia delle batterie in questi giorni", afferma Coplon-Newfield. "Questo è sia in termini di progressi tecnologici che di riduzione dei costi."
Il processo per utilizzare l'anidride carbonica atmosferica per produrre batterie non dovrebbe essere utilizzato solo per le auto elettriche. Potrebbe anche essere utilizzato per produrre batterie agli ioni di litio per dispositivi elettronici e anche in batterie molto più grandi che potrebbero essere utilizzate per immagazzinare l'elettricità generata da pannelli solari e turbine eoliche.
Avere quel tipo di stoccaggio è fondamentale per lo sviluppo di future reti elettriche "intelligenti" che si basano su fonti di elettricità più piccole e decentralizzate, invece di dipendere da enormi centrali a carbone.
Ora è interessanteL'uso delle batterie come dispositivi di accumulo di energia risale a centinaia, se non migliaia, di anni.
