Immaginare una batteria che non chiede mai di essere collegata alla presa, che si accende da sola bevendo il vapore acqueo dell’aria e che, quando serve, può letteralmente sciogliersi in acqua senza lasciare nemmeno una traccia. Non è fantascienza, ma il frutto di una ricerca pubblicata su Science Advances firmata da un gruppo di scienziati della North Carolina State University e della Rice University. Un progetto che prova a risolvere un fastidio che conosce bene chiunque abbia mai indossato un sensore medico o un braccialetto fitness.
Il problema di partenza è semplice da capire. Le batterie tradizionali sono rigide, pesanti e spesso tossiche, mentre i sistemi che raccolgono energia dall’ambiente tendono a essere deboli e instabili. Questa nuova cella cerca una via di mezzo, e a giudicare dai risultati ci riesce piuttosto bene.
Come funziona la batteria che si carica con l’umidità
Il meccanismo è quasi disarmante nella sua eleganza. La cella viene prodotta e spedita completamente a secco, quindi finché resta chiusa nella confezione è inerte, non si scarica e non si degrada nel tempo. Basta tirarla fuori ed esporla all’aria perché i sali di cloruro di litio contenuti nella membrana di cellulosa assorbano il vapore acqueo, si sciolgano e formino l’elettrolita, cioè quella soluzione ionica che permette alla corrente di scorrere. In sostanza la batteria si prepara da sola il proprio carburante, usando l’acqua già presente nell’atmosfera. E funziona anche in climi molto secchi, con un tasso di umidità minimo del 10 per cento.
“Volevamo evitare gli elettroliti tossici e avere elettroliti molto sicuri e non infiammabili”, ha spiegato Rajaram Kaveti, scienziato dei materiali alla North Carolina State University e primo autore dello studio. La scelta è ricaduta sulla soluzione più abbondante e innocua che esista, cioè l’acqua stessa. La cella mette insieme un anodo di magnesio con un catodo di argento e cloruro d’argento, quindi niente solventi organici pericolosi né materiali rari. Nelle prove, i ricercatori hanno alimentato un pulsossimetro wireless Bluetooth per trenta ore di fila, una durata paragonabile a quella di molte batterie commerciali nelle stesse condizioni. Non parliamo di un giocattolo che funziona solo sotto vetro in laboratorio.
Il trucco arriva dal pangolino
La sfida più tosta era di natura meccanica. Come fare in modo che una batteria si pieghi, si torca e si allunghi senza perdere colpi? Le soluzioni precedenti usavano interconnessioni a serpentina, cioè piste conduttrici a forma di molla, ma quando il dispositivo si deformava si aprivano spazi vuoti tra gli strati e la densità di energia crollava. Il gruppo ha risolto copiando la natura, e nello specifico le scaglie del pangolino. Impilando le celle come placche sovrapposte che scorrono l’una sull’altra, la batteria tiene la propria capacità anche durante le deformazioni più spinte.
C’è poi il rovescio della medaglia, altrettanto affascinante. La stessa umidità che accende la cella può anche dissolverla su comando. I ricercatori hanno dimostrato che i componenti si sciolgono a contatto con l’acqua in tempi regolabili. Le applicazioni vanno in due direzioni opposte ma ugualmente interessanti. Da un lato dispositivi di sorveglianza che si autodistruggono senza lasciare nulla di recuperabile, dall’altro sensori ambientali usa e getta che spariscono a fine lavoro invece di finire in discarica. Un incrocio curioso tra esigenze militari e ambizioni green.
Restano i limiti tipici di ogni prototipo. Si tratta di una batteria primaria, quindi monouso e non ricaricabile, e le prestazioni dipendono dall’umidità disponibile. Il salto dalla ricerca al mondo della produzione industriale sarà come sempre la vera prova del fuoco, ma l’idea è abbastanza originale da guadagnarsi attenzione, soprattutto in un settore dove le novità davvero strutturali si contano sulle dita di una mano.