Petrovite: un nuovo minerale per le batterie di nuova generazione

Gloria Cipressi / 22 Dicembre, 2020 / Fotovoltaico

Un nuovo minerale, scoperto di recente da un gruppo di ricerca dell’Università di San Pietroburgo, che potrebbe presentare potenzialità importanti anche per i sistemi di accumulo di nuova generazione.

Stiamo parlando della petrovite, materiale così chiamato in onore del cristallografo russo Tomas Petrov, e rinvenuto in una colata lavica nei pressi del vulcano Tolbachik, in Kamčatka (penisola situata nell’Estremo Oriente Russo).

Vediamo, in questo articolo, quali sono le caratteristiche di questo minerale e come potrebbe tornare utile per le batterie del futuro.

Petrovite: un minerale per i sistemi di accumulo di energia

La petrovite, la cui formula è Na10CaCu2(SO4)8, è formata da aggregati globulari blu di cristalli con inclusioni gassose. Tali cristalli (tabulari, ovvero esagonali, con forma a colonna appiattita) sono costituiti da atomi di ossigeno, zolfo, sodio e rame e organizzati in una struttura porosa, nella quale i vuoti sono collegati tra loro da canali, attraverso i quali possono muoversi atomi di sodio relativamente piccoli. 

Proprio questa struttura, secondo gli scienziati, sarebbe particolarmente promettente per le batterie agli ioni di sodio, tecnologia alternativa per i sistemi di accumulo grazie all’abbondanza e al basso costo del sodio stesso. Questo perché la petrovite, per le caratteristiche appena descritte, ha buone potenzialità dal punto di vista della conduttività ionica e può essere utilizzata come materiale catodico.

Ciò permetterebbe di superare gli attuali limiti delle batterie di sodio, soprattutto per quanto riguarda il rapido degrado delle prestazioni dovuto ai cristalli di sodio inattivi durante il ciclo di carica e scarica.

Sebbene sia ancora presto, dunque, è chiaro che la scoperta di questo nuovo minerale potrebbe aprire una nuova strada nel campo delle soluzioni per i sistemi di accumulo di energia.

Petrovite: una struttura con caratteristiche uniche

Come anticipato, la petrovite è stata scoperta all’interno del vulcano Tolbachik, dove si è creata in seguito alle importanti eruzioni del 1975-1976 e del 2012-2013. Un territorio, in realtà, davvero molto proficuo, dato che negli ultimi anni sono stati diversi i nuovi minerali scoperti dai ricercatori, alcuni dei quali unici in tutto il mondo.

Come dichiarato dal ricercatore Stanislav Filatov, responsabile del progetto, “l’atomo di rame, nella struttura cristallina della petrovite, ha una insolita e rarissima coordinazione di sette atomi di ossigeno. Tale caratteristica appartiene davvero soltanto a un paio di composti, come ad esempio la Saranchinaite, scoperta dai colleghi dell’Università di San Pietroburgo dal team di ricerca del professor Oleg Siidra“.

Al momento – prosegue Filatov – il problema più grande per questo uso è la piccola quantità di un metallo di transizione come il rame, all’interno della struttura cristallina del minerale. Tuttavia, potrebbe essere risolto sintetizzando, in laboratorio, un composto con la stessa struttura della petrovite“.

Lo studio su questo nuovo minerale, pubblicato su Mineralogical Magazine, è consultabile qui.

Altre innovazioni nel fotovoltaico: celle super efficienti e non solo

La ricerca di nuove soluzioni nel settore del fotovoltaico, che permettano di migliorare efficienza e prestazioni, è in continuo aggiornamento.

Uno dei progetti più recenti è quello sviluppato e brevettato dai ricercatori dell’ENEA all’interno del progetto AMPERE, che permette di incrementare l’efficienza delle celle fotovoltaiche dell’1% circa. La tecnologia alla base nasce dalla sostituzione dei tradizionali strati di silicio amorfo con strati di ossidi conduttivi.

Considerando che ogni punto percentuale guadagnato in efficienza corrisponde a circa il 6% in meno in termini di costi di produzione, si tratta senza dubbio di un risultato non da poco. A maggior ragione, considerando che la linea di produzione di celle fotovoltaiche sviluppata all’interno del progetto AMPERE verrebbe così portata dal 23,5% al 24,5% (contro il 22% massimo di efficienza in quelle attualmente in commercio).

Diverse sono, però, le tecnologie sviluppate in tutto il mondo. Altri esempi, di cui abbiamo parlato in precedenza su questo blog, possono essere i pannelli solari intelligenti, che si muovono in base alle condizioni meteorologiche e al fabbisogno di energia. Sviluppati da un gruppo di ricerca del Politecnico di Zurigo, possono spostarsi in orizzontale o verticale, grazie a una struttura di cavi in acciaio.

Oppure, altri studi si stanno focalizzando addirittura sul recupero della luce negli ambienti interni, per avere piccole fonti di energia anche in casa: pannelli fotovoltaici indoor, da utilizzare per i dispositivi elettronici domestici o comunque per ottimizzare i consumi di energia. Per approfondire, qui trovi l’articolo dedicato.

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