In Giappone realizzate batterie ricaricabili con lo scarto dell’uranio per le centrali nucleari

L’Agenzia giapponese per l’energia atomica ha sviluppato la prima batteria ricaricabile al mondo basata sull’uranio.

“Abbiamo sviluppato con successo una batteria ricaricabile utilizzando l’uranio come materiale attivo”, ha dichiarato l’istituto in un comunicato stampa.

Questo potrebbe trasformare la gestione delle scorie nucleari e rispondere alla crescente necessità di capacità di immagazzinare energia in modo efficiente”.

Per questa ricerca, il team ha utilizzato l’uranio come materiale attivo nei processi elettrochimici della batteria. In genere, le batterie si affidano a materiali come il litio o il piombo per facilitare il flusso di elettroni e generare elettricità.

Schema di funzionamento della batteria ricaricabile a uranio impoverito

Utilizzo dell’uranio impoverito come “materiale attivo”

Il team di ricerca ha dimostrato con successo le prestazioni di carica e scarica di un prototipo di batteria che utilizza l’uranio come “materiale attivo” per avviare una reazione chimica e generare elettricità.

“L’uranio ha proprietà chimiche uniche ed è da tempo riconosciuto come un candidato per i materiali attivi nelle batterie chimiche”, ha aggiunto il team.

L’uranio utilizzato nello studio possiede le stesse proprietà chimiche dell‘uranio impoverito (DU), un sottoprodotto dell’arricchimento dell ‘uranio naturale per il combustibile nucleare.

Grazie a questa ricerca, l’uranio impoverito, attualmente considerato un prodotto di scarto problematico a causa delle sue applicazioni limitate, rappresenta ora una risorsa preziosa.
“Questi risultati dovrebbero fornire un nuovo valore di risorsa all’uranio impoverito”, ha sottolineato l’istituto.

La batteria offre una soluzione promettente per immagazzinare l’elettricità in eccesso generata da fonti di energia rinnovabili, affrontando l’instabilità intrinseca dell’energia solare ed eolica.

“La batteria ricaricabile all’uranio ha il potenziale per essere un controllo di potenza per le generazioni di energia rinnovabile, come le mega centrali solari, contribuendo alla realizzazione di una società decarbonizzata”, si legge nel comunicato stampa.

Il prototipo di batteria nucleare mostra prestazioni impressionanti

Il prototipo di batteria misura 10 centimetri di larghezza e 5 di altezza. Impiega un elettrolita contenente uranio per l’elettrodo negativo e un elettrolita contenente ferro per l’elettrodo positivo.
Ha raggiunto una tensione di 1,3 V, che si avvicina molto agli 1,5 V di una batteria alcalina standard.

“La batteria è stata caricata e scaricata 10 volte e le sue prestazioni sono rimaste pressoché invariate”, si legge nel comunicato stampa.

Questa stabilità è un indicatore chiave della sua potenziale longevità e affidabilità, essenziali per le applicazioni reali.

Il Giappone da solo detiene circa 16.000 tonnellate di uranio impoverito, mentre le scorte globali sono stimate in 1,6 milioni di tonnellate.

Se le batterie ricaricabili all’uranio possono essere scalate e commercializzate con successo, potrebbero fornire un percorso praticabile per l’utilizzo di questa vasta riserva di materiale.

Lo sviluppo futuro include la “batteria a flusso redox”.

Per migliorare ulteriormente la capacità e le prestazioni della batteria, il team di ricerca intende sviluppare una “batteria a flusso redox”.

Questo tipo di batteria utilizza pompe per far circolare gli elettroliti e consentire così una maggiore capacità di stoccaggio e un trasferimento più efficiente dell’energia.

Tuttavia, l’istituto riconosce che la diffusione di queste batterie sarebbe probabilmente limitata ad ambienti controllati dalle radiazioni, come i locali delle centrali nucleari, a causa della radioattività intrinseca dell’uranio.

L’aumento della domanda di batterie ricaricabili, indotto dall’espansione delle fonti di energia rinnovabili, sottolinea l’importanza di questo sviluppo.

“Se le batterie ricaricabili all’uranio aumenteranno la loro capacità e saranno utilizzate nella pratica, la grande quantità di DU immagazzinata in Giappone diventerà una nuova risorsa per il controllo dell’output nella rete di alimentazione elettrica derivata da energie rinnovabili”, conclude il comunicato stampa.

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