IT8320733A1 - Batteria ricaricabile ed elettrodo impiegato nella stessa - Google Patents
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Description
Descrizione dell?invenzione avente per titolo:
" BATTERIA RICARICABILE ED ELETTRODO IMPIEGATO NELLA STESSA "
RIASSUNTO
La presente invenzione si riferisce ad una batteria utilizzante un anodo ricaricabile ad idro__ geno, di un materiale disordinato a pi? componenti, non in equilibrio , includente uno o pi? elementi formanti una matrice ospitante, ed almeno un ele__ mento modificatore incorporato nello stesso. L'anodo e' in grado di assorbire, elettrochimicamente, l'idrogeno da un elettrolito, durante l'applicazione, allo stesso, di una corrente di carica. idrogeno viene immagazzinato nella massa dell'anodo, sino all' inizio della scarica mentre, successivamente, viene prodotta una corrente elettrica quando viene liberato l'idrogeno. La batteria di caratteristiche superiori , proposto dall'invenzione, comporta un immagazzinamento di energia di elevata densit?, presenta una efficiente reversibilit?, un rendimento elettrico di valore elevato consente l'immagazzinamento di idrogeno senza variazioni strutturali o avvelenamenti e consente quindi una scarica profonda ed una lunga durata di ciclo.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce al campo dell'immagazzinamento di energia e dell'utilizzazione della stessa e riguarda,in particolare, una batteria di tipo perfezionato ed un elettrodo ricaricabile per l'impiego nella stessa. In modo pi? specifico, l'invenzione si riferisce ad una batteria presentante un anodo formato da un materiale prevalentemente disordinato e non in equilibrio, progettato in modo tale da presentare un numero elevato di siti cata_ liticamente attivi ed un numero elevato di siti di acum ulo ,per 1'accumulo, o immagazzinamento, di una quantit? sostanziale di idrogeno, senza legame chimico, progettata per immagazzinare ? liberare, in modo efficiente l'idrogeno? L'anodo della batteria viene caricato in modo tale da immagazzinare idro_ geno e viene quindi scaricato allo scopo di liberare l'idrogeno immagazzinato ,per la produzione di una corrente elettrica?
La presente invenzione libera il progetto dei materiali anodici dai limiti delle composizioni e della stechiometr?a cristallina e consente una intera gamma di legame reversibile degli atomi di idrogeno nel materiale. La batteria superiore, proposta dall'invenzione, ha ottenuto un immagazzinamento di energia di elevata densit?, una efficien__ te reversibilit?, una elevata efficienza elettrica, un immagazzinamento dell'idrogeno in massa, senza variazioni strutturali sostanziali o avvelenamenti, consentendo l'ottenimento di una profonda capacit? di scarica ed una notevole vita di ciclo? Il materiale disordinato e' preferibilmente formato da materiali leggeri , in modo tale da consentire una elevata capacit? di immagazzinamento e la stessa viene realizzata con l'impiego di materiali di bas_ so costo. Pertanto, per la prima volta, e' stato pos__ sibile compiere un passo avanti nelle prestazioni di una batteria.
L'immagazzinamento di energia e' stato uno
dei grandi problemi economici, tecnologici e scien__ tifici nel campo dell'energia e, in modo pi? specifico, nel campo dell'immagazzinamento dell'energia elettrica.
La richiesta per l'immagazzinamento di elettri^ cit? aumenta a ritmi crescenti poich?? il mondo diventa sempre pi? dipendente dall'elettricit? gene_ rata da impianti di base di notevoli capacit? e da sorgenti di energia variabili ma rinnovabili.
E* stato stimato che l'immagazzinamento totale di di energia richiesto negli Stati Uniti d'America, per l'anno 2000 corrisponde, all'icirca, a 200 bilioni di Wh (wattora). Le batterie comportano par^ ticolari vantaggi per applicazioni di immagazzina^ mento di energia poich??
1) le stesse immagazzinano e liberano energia elettrica,
2) sono portatili e modulari e quindi presenta_ no impieghi molto flessibili,
3) sono relativamente facili da fabbricare,
4) sono relativamente compatte,
5) sono compatibili con, e presentano ?'abilit? di seguire, in modo efficiente, le variazioni istantanee nella richiesta di energia elettri ca mentre , nel contempo , provvedono ad una stabilizzazione dell'uscita, e
6) consentono un immagazzinamento locale et conseguentemente, riducono i costi della trasmis_ sione e della distribuzione*
Quantunque ognuno dei vantaggi precedentemente indicati, delle batterie, risulti potenzialmente di__ sponibile, deve essere sottolineato il fatto che rimangono vari problemi associati alle batterie di tipo tradizionale. Ad esempio, le classiche batte_ rie contenenti piombo, mercurio o cadmio rappresen_ tano elementi contaminanti dell'ambiente e, di con_. seguenza, le stesse non possono venire facilmente eliminate, o smaltite* Le classiche batterie presenta_ no seri problemi per quanto concerne i materiali, tali problemi alterando la durata di immagazzinamento e la vita attiva delle stesse e rendono tali batte_ rie non economiche per varie applicazioni.
Il campo riguardante le batterie e' stato da tempo riconosciuto come rappresentato da un campo di lento sviluppo poich? , sinora non si e' verificato un salto in avanti necessario per consentire un impie__ go efficace, dal punto di vista dei costi, delle bat_ terie, su scala realmente vasta. E? stato affermato che la "tecnologia delle batterie rappresenta un classico esempio di un processo in evoluzione? Noi compiamo un passo indietro per ogni due passi in avan_ ti. La maggior parte dei sistemi al quali si presta ora una particolare attenzione, sono stati in discus? sione per decenni, mentre non e' possibile citare alcuna svolta decisiva". Una batteria, sia primaria, sia secondaria, ad elevata energia e con una eleva__ ta densit? di potenza, di basso costo, e di lunga durata con vari cicli ricaricabili, e' necessaria per consentire di soddisfare le necessit? dell'immagazzinamento di energ?a e della portatillt?, che rappresentano i requisiti fondamentali per l'imma -gazzinamento di energia. A causa della mancata possibilit? di ottenimento di queste svolte decisive per la risoluzione dei problemi critici nell?attuale tecnologia di fabbricazione delle batte__ rie, le batterie hanno raggiunto soltanto una pic_. cola frazione del loro uso potenziale reale?
Le applicazioni reali e le applicazioni poten_ ziali delle batterie sono troppo numerose e familia_ ri per poterle elencare ma, tuttavia, deve essere rilevato che alcune applicazioni rivestono un particolare interesse per quanto concerne le batterie se__ condarie. Una batterla secondaria e* costituita da una batteria in grado di venire ricaricata dopo
l 'uso, in maniera tale che la stessa possa venire nuovamente utilizzata per fornire energia elettrica? Le batterie secondarie presentano una particolare utilit? in applicazioni comportanti la portatilit? come si verifica, ad esempio, per i dispositivi elettronici , di tipo portatile e le stesse risulta__ no particolarmente adatte per l'utilizzazione di energia solare e per altri generatori di elettri^ cit? rappresentati, ad esempio, dai generatori termoelettrici ,in particolare per l'impiego remoto. E' stato stimato che le dimensioni del mercato delle batterie per applicazioni di energia solare ed il., mercato per le batterie elettriche per veicoli, sar? dell'ordine di centinaia di gigawatt-ora entro l'anno 2000? Quantunque sia stato ottenuto un note_ vole progresso nella conversione fotovoltaica di energia solare in elettricit?, si e' verificato un piccolo progresso nella tecnologia di supporto per l'immagazzinamento dell'energia elettrica? Lo sviluppo di una tecnologia realmente efficace dal punto di vista dei costi, per l'immagazzinamento di ener_ gi? elettrica,in una forma reversibile conveniente consentirebbe di espandere enormemente il potenzia^ le di utilizzazione nella generazione di energia fotovoltaica?
L'impiego dei veicoli elettrici, in sostituzione dei veicoli a combustibili fossili risulta molto importante? E? stato stimato che pi? dei due terzi di tutta la nostra energia, ad esempio derivata dagli scarichi delle automobili o dagli impianti di generatori di energia, viene persa e ceduta all'ambiente? il Canadian House of Commons? Special Committee on Alternative Energy and Oil Substitution ha affermato che: "Il problema principale nello sviluppo di un veicolo elettrico pratico e competi- , tivo e? stato rappresentato dall'impossibilit? di produrre batterie economiche, affidabili, leggere, durevoli e ad elevata densit? di energia? Attualmente, sono in prova vari sistemi di batterie, quantunque debba essere sottolineato il fatto che non si e* verificata la presenza di alcun sistema in grado di superare completamente le difficolt? precedente^ mente indicate. Gli analisti continuano ad affermare che deve verificarsi un salto apprezzabile,nella tecnologia delle batterie prima che i veicoli elet_ trici possano risultare competitivi con le automobili di tipo tradizionale nel mercato dell'automobile "? Il Dipartimento dell'Energia americano (Department of Energy - DOE), ha sviluppato, per i veicoli elet__ trici, determinati traguardi da raggiungere. Il traguardo per il 1982 consisteva nell'ottenimento di una capacit? della batteria di 56 Wh/kg, in modo tale da consentire l'erogazione di energia, per un veicolo elettrico, per un'autonomia di 100 miglia (161 km circa)? Le migliori capacit? commercialmente ottenibili riguardarne le batterie al piombo?acido e le batterie al nichel?cadmio le quali comportano capacit? di 37 Wh/kg e 39 Wh/kg, tali capacit? essendo ben al di sotto del traguardo da raggiungere sperato, per il 1982,dal DOE.
Questi due tipi di batterie riguardano il novanta percento circa del mercato delle batterie secondarie. Quantunque sia stato stimato che un'autonomia di 100 miglia (161 km) consenta di soddisfare il novanta percento circa delle necessit? di guida della popolazione urbana, un recente sondaggio effettuato per la DOE ha indicato che non e' probabile l'acquisto, da parte del mercato, di veicoli elet__ trici in grandi quantit? a meno che l'autonomia degli stessi non venga estesa alle 200 miglia
(322 km). Questa cifra risulta oltre l'autonomia consentita dalle batterie attualmente esistenti ma rientra nelle possibilit? della batteria proposta dall*invenzione. Ad esempio, la batteria realizzata in conformit? ai principi della presente inven zione pu? venire notevolmente ridotta dal punto di vista dimensionale e del peso, mentre la stessa consente ancora la produzione della potenza desi_ derata, a causa dell'elevata densit? di immagazzinamento dell'energia? Questa densit? notevolmente maggiore consente l'ottenimento di nuove applicazioni per le batterie le quali sono state in precedenza proibite per il fatto che non era disponibile per una data dimensione e per un dato peso della batteria, una potenza di valore sufficiente?
I componenti di una classica batteria secondaria costituita, ad esempio, da una cella al nichel cadmi? sono costituiti dall'anodo formato da un materiale a base di cadmio e dal catodo formato da un materiale costituito da idrossido di nichelr L'anodo ed il catodo sono tipicamente distanziati nella cella contenente un elettrolito alcalino costituito, ad esempio, da XDH. La batteria viene caricata in funzione dell'applicazione di una cor__ rente elettrica all'anodo, secondo quanto indicato nella seguente equazione:
Quando la batteria viene utilizzata (vale a dire sottoposta a scarica, si verifica una reazione inversa, in modo tale da consentire un'alimentazione ? di elettroni:
Nel corso degli anni, sono stati sviluppati vari sistemi elettrochimici differenti per applica_ zioni nel campo delle batterie? Questi sistemi costi tuiti, ad esempio, da zinco cloruro, nichel?zinco, solfuro di metallo-litio ed idrogeno?nichel, sono stati analizzati quantunque sia stato constatato che gli stessi presentano soltanto applicazioni limitate e specializzate. Il sistema nichel-zinco presenta una corta durata di ciclo e, inoltre, lo stesso risulta costoso? La batteria a zinco-cloruro opera con sostanze chimiche pericolose e la stes__ sa comporta l'impiego di un sistema di ricarica alquanto complesso e, inoltre, questa batteria risulta costosa. La maggior parte dei sistemi a solfuro di metallo-litio opera soltanto in corrispondenza di temperature di valore molto elevato, superiori a 350?C. Il sistema a nichel-idrogeno e' costituito da un sistema ad alta pressione, di grandi dimensioni e costoso, utilizzato per alcune applicazioni spaziali specializzate.
Ognuno dei sistemi disponibili introduce uno o pi? impedimenti significativi ad un largo impiego di queste batterie per il fatto che questi sistemi consentono una bassa densit? di energia? operano a temperature di valore elevato? risultano pericolosi e/o utilizzano sostanze chimiche tossiche oppure materiali costosi, oppure, questi sistemi comportano procedure operative particolarmente costose. I sistemi piombo-cadmio, a titolo di esempio, comportano determinati problemi concernenti lo smaltimento mentre nessuno di questi sistemi consente il raggiungimento dei traguardi imposti dal DOE , per il 1982. Inoltre, gli elettrodi della batteria sono notori per la loro suscettibilit? alla corrosione, con conseguente limitazione della durata di esercizio e della vita di ciclo per le batterie secondarie. L'utilizzazione su vasta scala di batterie per l'immagazzinamento o accumulo di elettricit?, e' rimasta bloccata a causa delle limitazioni fondamentali nella tecnologia.
Sono state condotte alcune ricerche basate su batterie secondarie all'idrogeno, di tipo ricaricabile? Tuttavia, nel campo scientifico o nella letteratura dei brevetti, non si riscontrarno soluzioni comprensibili che consentano di ottimizzare tali batterie. Un esempio di uno sforzo in questo settore e' rappresentato dal brevetto statunitense No.3.874.928 . Questi sforzi nel campo delle ri_ cerche, non hanno comportato alcuna utilizzazione commerciale di questa tecnologia di fabbricazione delle batterie? Praticamente, i risultati delle ricerche condotte in accordo con la tecnologia ante_ riore, non hanno suggerito alcun miglioramento significativo nei confronti di un classico sistema al nichel cadmio, tali ricerche avendo comportato, apparentemente , un abbandono o una scarsa considerazione per le tecniche di fabbricazione di batterie di accumulo, del tipo all'idrogeno?
Le batterie secondarie utilizzanti un elettrodo ricaricabile all?idrogeno, operano in un modo differente rispetto ai sistemi piombo?acido e ad altri sistemi proposti dalla tecnologia anteriore. La bat_ tenia utilizza un anodo in grado di immagazzinare elettrochimicamente, in modo reversibile l?idrogeno, e la stessa utilizza un catodo di idrossido di nichel, del tipo impiegato in una classica batteria secondaria? L'anodo ed il catodo risultano distanziati fra di loro in un elettrolito alcalino. In funzione dell'applicazione di una corrente elettrica all'anodo, il materiale anodico M viene caricato per mezzo dell'assorbimento di idrogeno:
In funzione della scarica, l'idrogeno immagazzi nato viene liberato, in modo tale da fornire una corrente elettrica:
Le reazioni sono reversibili questo risulta pure valido per le reazioni che si verificano in corrispondenza del catodo? A titolo di esempio* le reazioni in corrispondenza di un classico catodo ad idrossido di nichel, del tipo impiegato in una batteria secondaria ricaricabile all'idrogeno, sono le seguenti:
La batteria utilizzante un anodo elettrochlmi_ camente ricaricabile, all?idrogeno, offre importanti vantaggi potenziali nei confronti delle classiche batterie secondarie? Gli anodi ricaricabili, all?idrogeno, dovrebbero presentare una carica specifica sostanzialmente superiore di quella degli anodi di piombo o degli anodi di cadmio ma, tut_ tavia, gli anodi proposti dalla tecnologia anteriore non hanno raggiunto quel potenziale a causa delle limitazioni dei materiali utilizzati? Pertanto, sar?b be possibile l?ottenimento di una maggiore energia elettrica per unit? di peso, impiegando tali bat__ terie rendendo le stesse particolarmente adatte per veicoli alimentati a batterla e per altre applica^ zioni mobili. Inoltre, le batterle piombo-acido e le batterle secondarie del tipo nichel?cadmio, risultano relativamente inefficienti a causa della loro bassa capacit? di accumulo e di una vita di ciclo ridotta*
I materiali impiegati per 1'anodo ricaricabi? le, all'idrogeno, di una batteria, rappresentano la massima importanza, poich? l'anodo deve svolgere, in modo efficiente, varie funzioni entro gli utili parametri operativi, per consentire l'otte^ nimento di un ciclo efficiente di carica/scarica? Il materiale deve essere in grado di immagazzinare, in misura efficiente, l*idrogeno, durante la carica, con una scarica spontanea insigniiicante, sino all'inizio dell'operazione di scarica* Poich? e' necessaria una completa reversibilit? delle reazioni di carica/scarica, non e' desiderabile un legame fortemente stabile dell'idrogeno, nei con_ fronti dei siti di memorizzazione dell'anodo? D'altra parte, e' pure indesiderabile che i legami fra gli atomi di idrogeno ed il materiale costituente l'anodo risultino troppo instabili. Se i legami sono eccessivamente instabili durante la carica, gli atomi di idrogeno dissociati non possono veni? re immagazzinati da parte dell'anodo ma gli stessi si ricombinano per la formazione di idrogeno gasso_ so, nell'elettrolisi dell'acqua? Questo pu? compor_ tare 1'ottenimento di basse efficienze, di una perdita dell'elettrolito e di una carica inefficiente?
I materiali per 1'immagazzinamento di idro_ geno, che sono stati proposti nella tecnologia an_ teriore , per impiego come un anodo all'idrogeno, di tipo caricabile, per batterie secondarie, sono stati generalmente limitati a quei materiali di struttura prevalentemente cristallina. Nei materiali cristalli_ ni, i siti cataliticamente attivi derivano da irregolarit? superficiali che si verificano incidentalmente, tali irregolarit? interrompendo la periodicit? del reticolo cristallino? Alcuni esempi di tali irregola_ rit? superficiali sono rappresentati dai siti di dislocazione, dai gradini cristallini, dalle impurezze superficiali e dagli adsorbati estranei?
Uno svantaggio principale che si riscontra nell'impiego di questi materiali anodici basati su strutture cristalline, e' rappresentato dal fatto che le irregolarit? che si verificano nei siti atti__ vi si riscontrano, tipicamente, solo in numero re_ lativamente contenuto sulla superficie di un mate_ riale cristallino. Questa si traduce nell'ottenimento di una densit? dei siti di immagazzinamento che ri_ sulta relativamente bassa. Di pari importanza e' il fatto che il tipo di siti disponibili e' di natura accidentale, talli siti non venendo designati, nel materiale, a differenza di quanto si verifica in conformit? all'invenzione. Pertanto, 1?efficienza del materiale per 1'immagazzinamento di idrogeno e per il successivo rilascio dello stesso, per la formazione di acqua, risulta sostanzialmente minore di quanto sarebbe possibile se esistesse la possibilit? di ottenimento di un numero maggiore e di un'ampia variet? di siti.
Tutti i tentativi precedentemente indicati, per l'utilizzazione dell'idrogeno nelle batterie secondarie , si sono dimostrati insoddisfacenti poich? i materiali cristallini presentano uno o pi? fattori limitativi che ne impediscono la commercializzazione. L'invenzione fornisce una batteria caratteristica e perfezionata presentante un elettrodo formato da un materiale disordinato, non in equilibrio, non presentante gli svantaggi e le limitazioni delle bat_ terie proposte dalla tecnologia anteriore , conte_ nenti materiali elettrodici cristallini.
Le limitazioni della tecnologia anteriore e, in particolare, qu?lle che hanno bloccato l'utilizzazione, su larga scala, delle batterie ricaricabili all'idrogeno, vengono ovviate per mezzo di un note_ vole miglioramento e di una espansione, in modo unico e fondamentale, sia qualitativamente, sia quantitativamente, delle caratteristiche dell'elettrodo all'idro__ gene, impiegando materiali disordinati che possono essere realizzati su determinate specifiche, in modo tale da aumentare notevolmente le caratteristiche reversibili di immagazzinamento dell'idrogeno, ri_ chieste per una efficiente ed economica applicazione nel campo delle batterie. La batteria superiore, proposta dall'invenzione, ha consentito 1'ottenimento di un immagazzinamento di energia ad elevata densit?, di una efficiente reversibilit?, di una elevata efficienza elettrica, di un immagazzinamento di idrogeno in massa, senza variazioni strutturali o avvelena^ menti, garantendo in tal modo l'ottenimento di una scarica profonda e di una vita di ciclo elevata.
Questi attributi essenziali di una batteria, sono caratteristici dell?invenzione in oggetto.
I materiali elettrodici disordinati vengono realizzati con l'impiego di elementi leggeri, di basso costo, adottando varie tecniche che garantiscono la formazione di fasi metastabili prevalentemente non in equilibrio, allo scopo di consentire l?ot tenimento delle densit? di potenza e delle densit? di energia di valore elevato , che vengono richie_ ste, consentendo pure la formazione di batterie di tipo economico. Il risultante materiale disordina_ to, di basso costo, e ad elevata densit? di energia, consente 1#impiego pi? vantaggioso delle batterie, sia come batterie secondarie, sia come batterie primarie ?
I materiali proposti dall'invenzione, comportano una densit? notevolmente maggiore di siti cataliticamente attivi e di siti di immagazzinamento , quando confrontati con i materiali cristalli^ ni a fase singola e con altri materiali proposti dalla tecnologia anteriore, consentendo in tal modo di migliorare le efficienze della caric?/scarica, di tipo elettrochimico, e consentendo pure l'ottenimento di una maggior capacit? di immagazzinamento di energia elettrica. I materiali vengono "adattati", allo scopo di consentire un immagazzi__ namento massivo di atomi di idrogeno dissociati in corrispondenza di resistenze di legame entro, la gamma di reversibilit? adatta per l'impiego nel campo delle batterie secondarie. L'adattamento dell'ordine locale, strutturale e chimico, dei mate__ riali proposti dall'invenzione riveste una notevole importanza per il conseguimento delle caratteristiche desiderate.
Le migliori caratteristiche degli anodi proposti dalla presente invenzione, vengono conseguite manipolando l'ordine chimico locale e, di conse_ guenza, l'ordine locale strutturale, per mezzo del-1'incorporamento di elementi modificatori selezionati in una matrice ospitante,in modo tale da creare un materiale disordinato desiderato. Il materiale disordinato presenta configurazioni elettroniche desiderate comportanti l'ottenimento di un numero elevato di siti attivi. La natura ed il numero
dei siti di immagazzinamento, possono venire scelti indipendentemente dai siti cataliticamente attivi? Il materiale disordinato, a pi? componenti, desi__ derato, pu? essere amorfo, policristallino (ma mancante di ordine composizionale a lunga distanza) oppure pu? presentare una struttura microcristallina o comportare una ?ntima miscela di qualsiasi combinazione di queste fasi. L'abilit? nell'avere un numero elevato di siti e di poter controllare simultaneamente il tipo dei siti attivi, rappresenta una caratteristica precipua associata agli anodi proposti dall'invenzione?
La struttura di base per i materiali attivi , per la realizzazione di batterie, in conformit? al? l?invenzione, e' rappresentata da una matrice ospitante di uno o pi? elementi? Gli elementi ospitanti vengono scelti, in generale, come formatori di idruri e gli stessi possono essere rappresentati da elementi leggeri? L?elemento, o gli elementi della matrice ospitante vengono modificati incorporando elementi modificatori selezionati che pos_ sono essere rappresentati, o meno, da formatori di idruri. I modificatori possono pure essere costituiti da elementi leggeri e possono intensificare il disordine del materiale creando in tal modo
un numero maggiore ed un maggiore spettro di siti di immagazzinamento dell?idrogeno, cataliticamente attivi? 1 modificatori multiorbitali, ad esempio gli elementi di transizione, forniscono un numero note_ volmente maggiore di siti di immagazzinamento, a causa delle varie configurazioni di legame disponibili, consentendo in tal modo l?ottenimento di un aumento della densit? energetica? La tecnica di modifica per l'ottenimento di un materiale non in equilibrio, presentante un elevato grado di disordine, fornisce configurazioni di legame caratteristiche, una sovrapposizione degli orbitalie, di conseguenza, uno spettro di siti di legame. In virt? dei gradi dif_ ferenti di sovrapposizione degli .orbitali e della struttura disordinata, si verifica una quantit? insignif icativa di riassestamento strutturale durante i cicli di carica/scarica o i periodi di riposo fra tali cicli, consentendo l'ottenimento di una lunga durata di ciclo e di una lunga durata di immagazzina^ mento ?
L'immagazzinamento dell'idrogeno ed altre caratteristiche dei materiali disordinati, conformi all'invenzione, possono venire alterate, in modo controllabile , dipendentemente dalla matrice ospitante selezionata e dagli elementi modificatori e dalle relative percentuali degli stessi ,in modo tale da consentire una fabbricazione personalizzata dei materiali anodici? Gli anodi sono resistenti siila degradazione per avvelenamento, in virt? del maggior numero di siti di immagazzinamento, designati selettivamente e cataliticamente attivi, tale caratteristica contri^ buendo pure ad una lunga durata di ciclo. Inoltre, alcuni dei siti designati, nel materiale, possono legarsi con specie di avvelenamento, con conseguente disattivazione delle stesse, senza influenzare i siti attivi per l'idrogeno? 1 materiali in tal modo formati presentano tuia scarica spontanea molto bassa e, di conseguenza presentano una buona durata di im? magazz inamento?
I materiali disordinati possono venire utilizzati per anodi di varie configurazioni e strutture, I materiali possono venire depositati mediante deposizione sotto vuoto? con l'impiego di tecniche di spruzzatura, di centrifugazione di una massa fusa e di altre tecniche similari comportanti un rapido raffreddamento, oppure possono venire fabbricati sotto forma di polveri.
Conseguentemente , un primo scopo dell'inven_ zione e' quello di fornire una batteria includente un contenitore, un separatore ed almeno un catodo capace di una ossidazione reversibile, posizionato all'interno del contenitore. La batteria e' caratterizzata da almeno un mezzo anodico per una efficiente procedura di assorbimento e deassorbimento reversi_ bili dell'idrogeno? Il mezzo anodico viene realizzato partendo da un materiale disordinato a pi? componenti e presenta una capacit? di immagazzinamento di idrogeno, con una elevata densit?. Il mezzo anodico e' posi_ zionato, nel contenitore, distanziato dal catodo e separato dal catodo per mezzo del separatore.
Un secondo scopo dell'invenzione e' quello di fornire un elettrodo caricabile, caratterizzato
da un materiale disordinato, a pi? componenti. Il materiale include una matrice ospitante comprendente uno o pi? elementi ed almeno un elemento modificatore incorporato nello stesso? Il materiale include pure mezzi per la carica , mediante assorbimento ed immagazzinamento dell'idrogeno e successiva scarica di almeno una porzione dell'idrogeno immagazzinato ,in modo tale da provvedere ad un'alimentazione di elettroni.
La versione preferita dell'invenzione verr? ora descritta, a titolo di esempio, facendo rife__ rimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 costituisce tuia illustrazione schematica di una forma pratica realizzativa della batteria proposta dall'invenzione;
la figura 2 costituisce un ciclo rappresentativo di carica/scarica della batteria;
la figura 3 illustra una curva rappresentativa della relazione intercorrente fra la potenza e la capacit? di immagazzinamento della batteria;
la figura 4 illustra varie curve rappresentative dell'andamento del potenziale di scarica in funzione del tempo, unitamente a determinate curve rappresentative dell'andamento della tensione a cir_ cuito aperto, per certi materiali anodici Ti-Ni di tipo disordinato, realizzati in conformit? ai priacipi della presente invenzione;
la figura 5 illustra varie curve rappresentati^ ve dell'andamento del potenziale di scarica, in funzione del tempo, unitamente ad altre curve rappresentative dell*andamento della tensione a circuito aperto per un materiale anodico Ti?Ni, di tipo cristallino, proposto dalla tecnologia anteriore;
la figura 6 illustra parecchie curve rappresentative de11'andamento dpotenziale di scarico, in funzione del tempo, unitamente a curve indicative dell *andamento della tensione a circuito aperto, per vari materiali MgNi proposti dall?invenzione?
La batteria realizzata in conformit? ai det_ tami della presente Invenzione, costituisce una soluzione fondamentale e caratteristica del problema dell ?immagazzinamento di energia elettrica, tale batteria essendo caratterizzata dalla possibilit? di immagazzinamento di energia con elevata densit?,-dalla possibilit? di ottenimento di una elevata efficienza elettrica, dalla possibilit? di ottenimento di una capacit? di immagazzinamento massivo dell*idro_ geno, senza variazioni strutturali sostanziali o senza avvelenamento, consentendo in tal modo una scarica profonda ed una lunga vita di ciclo? La bat_ teria, di tipo perfezionato, proposta dall'invenzione.
include materiali elettrodici disordinati , presentanti ambienti chimici locali ottimizzati designati per l'ot tenimento di una elevata efficienza della carica e della scarica, di tipo elettrochimico, con possibilit? di ottenimento di una elevata carica elet_ trica. La manipolazione degli ambienti chimici locali dei materiali viene resa possibile per mezzo della utilizzazione di una matrice ospitante la quale , in conformit? all 'invenzione , pu?' venire modificata chimicamente con altri elementi , per la creazione di una densit? notevolmente maggiore di siti catali_ ticamente attivi per la dissociazione dell 'idrogeno ed anche di siti di immagazzinamento dell 'idrogeno? I materiali elettrodici disordinati, a diffe_ renza della struttura rigida e specifica dei mate_ riali cristallini , risultano adatti , in modo ideale , per la manipolazione , poich?' gli stessi non sono vincolati dalla simmetria del reticolo cristallino a fase singola o dalla stechiometr?a. scostandosi dai materiali presentanti tale simmetr?a cristallina a fase singola restrittiva, e? possibile mediante modi_ ficazione selettiva, in conformit? all* invenzione , ottenere un'alterazione significativa degli ambienti chimici e strutturali locali che entrano in gioco nell 'immagazzinamento elettrochimico dell 'idrogeno , con conseguente possibilit? di intensificare notevolmente le propriet? dei materiali anodici?
I materiali disordinati proposti dall'in_ venzione, vengono designati in modo tale da presenta^ re configurazioni elettroniche non visuali, derivanti dalle interazioni tridimensionali variabili degli atomi costituenti e dei loro vari orbitali? Il disordine deriva dalle relazioni di composizione, posizionali e di traslazione degli atomi, non limitati dalla simmetr?a cristallina nella loro libert? di interazione? Determinati elementi selezionanti possono venire utilizzati per modificare ulte^ riormente il disordine mediante la loro interazione con questi orbitali, in modo tale da creare gli ambienti chimici locali desiderati? Queste varie configur azioni generano sia un numero elevato di siti cataliticamente attivi, sia di siti di immagazzinamento dell'idrogeno , non solo sulla superficie ma entro la massa del materiale?, La topologia in_ terna che viene generata da queste configurazioni , consente pure la diffusione selettiva degli atomi e degli ioni? L'invenzione che verr? ora descritta, rende questi materiali ideali per l'uso specificato , polch? ? possibile controllare , indipendentemente, il tipo ed il numero dei siti cataliticamente attivi e di immagazzinamento. Tutte le propriet? precedentemente indicate stabiliscono non solo una importante differenza quantitativa ma variano, qualitativamente, i materiali, in maniera tale da ottenere, secondo quanto indicato dai risultati, materiali unici e caratteristici?
Il disordine, nel materiale modificato, pu? essere di natura atomica, sotto forma di un disordine composizionale o configurazionale stabilito entro 1' intera massa del materiale, o in numerose regioni del materiale stesso? Il disordine pu? pure venire introdotto nella matrice ospitante, creando fasi microscopiche entro il materiale, imitanti il disordine composizionale o configunazionale in corrispondenza del livello atomico, in virt? della relazione di una fase rispetto ad un'altra? Ad esempio, i materiali disordinati possono venire creati introducendo regioni microscopiche di un tipo, o di tipi differenti di fasi cristalline, o mediante introdu_ zlone di regioni di una fase, o di fasi amorfe, o mediante introduzione di regioni di una fase, o di pi? fasi amorfe in aggiunta a regioni di una fase, o di pi? fasi cristalline? Le interfacce fra queste varie possono stabilire l'ottenimento di superfici ricche in ambienti chimici locali che forniscono numerosi e desiderabili siti per 1 'immagazzinamento elettrochimico dell?idrogeno.
I materiali disordinati proposti dalla presente invenzione presentano un ordine minore di quello delle strutture cristalline fortemente ordinate associate ai materiali a fase singola del tipo impiegato per la realizzazione di parecchi degli anodi proposti dalla tecnologia anteriore. I tipi di strutture disordinate che provvedono agli ambienti chimici locali strutturali per l'otteni__ mento di migliori caratteristiche di immagazzina? mento dell'idrogeno, in accordo con i principi della presente invenzione, includono i materiali policristallini a pi? componenti mancanti di un ordine composizionale a grande distanza, i materiali microcristallini , i materiali amorfi presentanti una o pi? fasi o i materiali multifase contenenti sia fasi amorfe, sia fasi cristalline, o miscele degli stessi.
Un vantaggio derivante dall'impiego di questi materiali disordinati e' rappresentato dal fatto che con questi materiali, i siti di immagazzinamento pos. sono venire distribuiti entro la massa del materiale. Inoltre, i materiali disordinati possono essere designati in modo tale da presentare la porosit? desiderata la quale pu? aumentare ulteriormente la capacit? di immagazzinamento e la velocit? di carica/scarica. In una struttura cristallina, i siti di immagazzinamento sono limitati a relativamente poche irregolarit? verificantisi incidentalmente, presenti sulla superficie del materiale. In un materiale disordinato modificato, le locazioni dei siti di immagazzinamento non sono limitate alle superfici del materiale. In contrasto con le strut_ ture cristalline, i materiali proposti dall'inven_ zione, presentano un disordine tridimensionale , con siti di immagazzinamento distribuiti entro 1'intera massa del materiale. Queste strutture consentono l'ottenimento di un'area superficiale sostanzialmente maggiore, la quale non dipende semplicemente dalla presenza di incrinature, vuoti e confini dei grani.
I materiali disordinati proposti dalla presente invenzione presentano una densit? notevolmente maggiore di siti di immagazzinamento e cataliticamente attivi in grado di consentire un significativo miglioramento nei processi di assorbimento e di deassorbimento del_ l'idrogeno, sia come quantit? di idrogeno immagazzinato, sia come efficienza dell'immagazzinamento, durante la carica. I siti cataliticamente attivi riducono la sovratensione di carica e di scarica e con? seguentemente , sostanzialmente l'intera energia utilizzata durante la carica si traduce? efficiente^ mente? in idrogeno immagazzinato in seno al materiale. La densit? dei siti di immagazzinamento rappresenta un fattore principale per consentire una capacit? di immagazzinamento dell'idrogeno di valore relativamente elevato? per la carica elettrochimica, rendendo in tal modo questi materiali adatti per applicazioni comportanti un'elevata densit? di energia, come si verifica, ad esempio,per batterie utilizzabili per l'alimentazione di veicoli di trasporto azionati a batteria.
Un ulteriore vantaggio dei materiali disordina__ ti proposti dalla presente invenzione, e* rappresentato dal fatto che gli stessi risultano molto
pi? resistenti all'avvelenamento? Come precedentemente indicato,! materiali proposti dalla presente invenzione presentano una densit? molto maggiore di siti cata_ liticamente attivi. Pertanto, e* possibile sacrificare un certo numero di tali siti per gli effetti delle specie avvelenanti, mentre un numero elevato di siti attivi, non avvelenati, continua ad essere disponibile per consentire l'ottenimento delle caratteristiche desiderate di accumulo reversibile dell'idrogeno? Inoltre, alcuni dei veleni vengono disattivati per il fatto che gli stessi vengono legati ad altri siti? senza influenzare i siti per 1*immagazzinamento catalitico dell'idrogeno.
Un altro vantaggio della matrice ospitsuite proposta dall'invenzione e* costituito dal fatto che la stessa pu? venire modificata entro una gamma so__ stanzialmente continua di percentuali variabili di elementi modificatori? Questa abilit? consente? alla matrice ospitante, di venire manipolata per mezzo di modificatori , in modo tale da creare materiali adatta^ ti, per l'immagazzinamento di idrogeno, presentanti tutte le caratteristiche desiderabili costituite, ad esempio, da una elevata efficienza di carica/scarica, da un elevato grado di reversibilit?, da una elevata efficienza elettrica? da una lunga durata dei cicli operativi , da una accumulazione di energia ad elevata densit?, da assenza di avvelenamenti e da variazioni strutturali minime. Questo risulta in contrasto con i materiali cristallini a fase singola, a pi? componenti, i quali in generale, presentano una gamma molto limitata di stechiometria. Non e* possibile una gamma con_ tinua di controllo di modifiche chimiche e strutturali per ottimizzare le caratteristiche di prestazione di questi materiali cristallini.
Facendo riferimento alla figura 1 pu? essere rilevato che nella stessa e? stata riportata una rappresentazione schematica di una batteria 10, realizzata in conformit? ai principi della presente invenzione? La batteria 10 include un contenitore 12 che pu?? essere ermeticamente sigillato e/o includere uno sfiato 14? La batteria 10 include un anodo 16 realizzato con 1?impiego di materiali disordinati, in conformit? ai principi della presente invenzione ed include un catodo 18 il quale pu?* essere costi_ tuito da un classico catodo ad idrossido di nichel. L'anodo 16 ed il catodo 18 sono separati da un separatore 20 il quale pu?* essere costituito da un classico separatore del tipo utilizzato nei sistemi al nichel-cadmio? La batteria 10 contiene pure un elettrolito 22 costiuito, ad esempio, da JDH. Le dimensioni e le configurazioni della batteria 10 e degli elettrodi 16 e 18 sono dipendenti dalla particolare applicazione, tali batterie potendo presentare qualsiasi configurazione, qualsiasi dimensioni e qualsiasi capacit?, e simili, in accordo con quanto desiderato.
Nella figura 2 e* stato rappresentato un ciclo indicativo di carica/scarica della batteria 10. La differenza fra le tensioni di carica e scarica, in corrispondenza di ogni profondit? di scarica eviden zia una efficienza di carica notevolmente buona? Ad esempio,in corrispondenza di una profondit? di scarica del 40% (0,4) la differenza e' pari soltanto a circa 0,075 volt? Deve essere rilevato che il ciclo di scarica pu?* verificarsi in corrispondenza di qualsiasi valore, dipendentemente dalla particolare applicazione desiderata e, in questo caso, e* stato scelto un valore di 50 mA/g? Il tasso di carica viene tuttavia scelto in modo tale da massimizzare l'efficienza di formazione dell'idruro, tale valore essendo stato scelto come pari a 25 ??/g? il che rappresenta un valore di carica molto elevato?
La figura 3 illustra ima curva teorica calco- . lata illustrante la relazione fra la capacit? di potenza della batterla 10 e la capacit? di immagazzina^ mento dell'anodo 16, quando viene impiegato un catodo 18 di tipo tradizionale? Poich?* l'efficienza del catodo di nichel non varia, la stessa rappresenta il fat_ tore limitativo nella batteria 10? Tuttavia, un anodo 16 presentante una capacit? di immagazzinamento soltanto pari al tre percento e' in grado di consentire l*ot_ tenimento di una capacit? di potenza di 114 Wh/kg* E' presumibile che i materiali proposti dalla presente invenzione possano superare questo valore della capacit? di potenza, tale valore essendo sufficiente ad alimentare un veicolo per 200 miglia (322 km)? PREPARAZIONE DEL MATERIALE ANODICO
Sono stati preparati vari anodi 16, in accordo con gli insegnamenti della presente invenzione?
Il metodo selezionato per la vagliatura iniziale del materiale ? rappresentato dal metodo di "cosputtering". Questo metodo di "cosputtering" risulta vantaggioso per l'ottimizzazione dei materiali poich?* lo stesso rappresenta un metodo relativamente rapido per la produzione di tipi differenti di materiali modifica^ ti,in modo tale da consentire una rapida vagliatura dei vari materiali per determinarne le caratteristiche. Anche lo nsputteringMvale a dire la proiezione molecolare y rappresenta un metodo desiderabile per la preparazione dei materiali, poich?* questo metodo comporta, intrinsecamente, la produzione dei materiali disordinati , non in equilibrio e consente una intima miscelazione dell'elemento della matrice ospitante e degli elementi modificatori , su di una scala atomica, in modo tale che possa verificarsi facilmente una modi_ fica chimica dell'ordine locale? Quantunque le tecniche di proiezione molecolare, o di "sputtering" vengano descritte in dettaglio, deve essere rilevato che qual_ siasi tecnica per la produzione di polveri, mediante rapido raffreddamento, comportante l'ottenimento dei materiali disordinati, non in equilibrio, che vengono desiderati, e' pure applicabile e che la stessa rientra nello spirito e nello scopo dell'invenzione.
I materiali sono stati preparati utilizzando una unit? per proiezioni molecolari del tipo R.D.
Mathis Sputtering Unit o un sistema per proiezione molecolare a Magnetron del tipo Sloan SL 1800 Magnetron Sputtering System. Un vantaggio del particolare sistema Sloan nei confronti dell'unit? Mathis e' rappresentato dal fatto che questo sistema pu?' consentire l'impiego di pi? di un bersaglio e, pertanto, ogni elemento spruzzato pu?' presentare un bersaglio dedicato separato. L'unit? Mathis rappresenta una unit? a bersaglio singolo e per ottenere la proiezione molecolare di pi? di un ele__ mento, questo bersaglio si presentava sotto forma di elementi multipli. Pertanto , il bersaglio dell'unit? Mathis era formato da una base con l'elemento ospitante, con sezioni degli elementi modificatori desiderati unita alla base.
Uno o pi? substrati di nichel, di piccolo spessore , sono stati posizionati nella camera sotto vuoto della macchina per proiezioni molecolari utilizzata. Deve essere rilevato che e' pure possibile l 'impiego di altri substrati appropriatamente conduttivi costituiti, ad esempio, da substrati di titanio, di grafite, di acciaio dolce, ed acciaio dolce nichelato o di altri materiali appropriati? Durante la deposizione, i substrati sono stati mantenuti ad una temperatura relativamente bassa dell'ordine di 130?C - 150?C, per consentire la produzione dei materiali disordinati desiderati?
La camera e1 stata evacuata sino al raggiungimento di una pressione di fondo tipicamente pari, approssimativamente, a 1 x IO-6 torr. Tipicamente, nella camera e( stato introdotto argon gassoso, con una pressione parziale pari, all'incirca a 6,0 x 10?3 torr? Tuttavia, deve essere rilevato che pu? essere vantaggiosa una proiezione molecolare reattiva in un gas contenente idrogeno ossia contenente, ad esempio, dall'i% al 5% di idrogeno? Le percentuali relative degli elementi contenuti nei materiali depositati congiuntamente sul substrato, sono state controllate in un modo differente, dipendentemente dalla macchina per proiezioni molecolari che e* stata utilizzata? Nella macchina di Sloan, le percentuali relative sono state controllate variando l'ampiezza del flus_ so magnetico associato ad ogni bersaglio,mentre con la macchina di Mathis, la composizione dei materia li ? stata controllata per mezzo della loro posizione rispetto al bersaglio?
Sono stati analizzati vari materiali per l'utilizzazione come anodi ricaricabili all'idrogeno? indicati in 16 nella figura 1, in batterie presentanti varie configurazioni ma sostanzialmente equi_ valenti? nel funzionamento, alla batteria 10? Inoltre? le prove anodiche sono state condotte in una semicella utilizzante un elettrolito 4M EDH, operando a temperatura ambiente? salvo diversamente specificato? Gli anodi sono stati caricati elettrochimicamente con idrogeno, mantenendo il potenziale elettrodico ad un valore pari, approssimativamente, a -1,2 volt rispetto ad un elettrodo di riferimento di Hg/HgO, per circa 10 minuti? Dopo la carica, l'anodo e' stato disconnesso ed e* stata misurata la tensione a circuito aperto della cella? E* stato provocato il passaggio di una corrente anodica co_ stante di carica pari, ad esempio? a 0,1 mA attraverso l'elettrodo ed e* stata quindi registrata, duraulte il periodo di scarica, la variazione della tensione anodica rispetto all'elettrodo di riferimento? Quando il potenziale elettrodico e' sceso ad un livello inferiore a -0,76 volt, ? stato ter__ minato il ciclo di scarica? La tensione di interdi zione di -0,76 volt, e* stata scelta arbitrariamente , quantunque debba ?ssere sottolineato il fatto che varie applicazioni concernenti le batterie secondarie comporteranno un limite inferiore di tensione di valore similare, al di sotto del quale cessa il funzionamento, con conseguente necessit? di una operazione di ricarica prima dell?ulteriore utilizzazione della batteria?
Sulla base di queste misure, e* stata calcolata la capacit? di immagazzinamento elettrico di ogni anodo. Inoltre, poich? i potenziali di scarica sono stati misurati entro un periodo di tempo, la cinetica della scarica ? determinabile. Oltre alle prove elettriche, sono state effettuate altre misure. Queste misure includono la capacit? di immagazzinamento dell?idrogeno, espressa in percento in peso dei materiali caricati, tale valo__ re essendo stato calcolato dividendo il peso del-1*idrogeno immagazzinato per la somma del peso del materiale e dell?idrogeno immagazzinato nello stesso. Inoltre, le composizioni chimiche dei ma__ teriali anodici sono state determinate mediante spettroscopia a dispersione energetica. Tutte le composizioni chimiche vengono espresse in percen tuali atomiche.
La Tabella indica i risultati delle prove? riferiti ad alcuni esempi rappresentativi dei materiali anodici proposti dalla presente invenzione? Una serie di materiali ha utilizzato una matrice ospitante di titanio modificata per incorporamento di nichel* Ef stato riscontrato che una tipica ten_ sione a circuito aperto, per questi materiali, e* dell'ordine di -0,93 volt rispetto ad Hg/HgO.
Come pu? essere rilevato, i materiali presentanti il maggior contenuto di Ti consentono l'ottenimento delle capacit? specifiche pi?.elevate e le maggior percentuali di immagazzinamento di idroge_ no per questa serie. Deve essere rilevato che nessuno dei materiali della serie in prova si e' approssimato al limite teorico di due atomi di idrogeno per atomo di Ti, indicando in tal modo la possi_ bilit? di ottenimento di una maggior capacit? di immagazzinamento? nell' ottimizzazione di questi materiali ottenuta, ad esempio, per mezzo dell'aggiun_, ta d? elementi modificatori di basso peso?in conformit? a quanto verr? in seguito descritto? Xia capacit? spec?fica ? stata rilevata mediante scarica sino a -0,76 volt, come precedentemente indicato? Deve essere rilevato che e? possibile l'ottenimento di capacit? specifiche di valore pi?.eleva_ to, mediante una semplice scarica sino ad una tensione di valore inferiore?
Uella figura 4 sono state rappresentate parecchie curve di scarica per tre materiali Tini, realizzati in conformit? ai principi della presente invenzione. Dall'analisi di questa figura pu?* essere rilevato un aumento delle prestazioni dei materiali in termini di densit? di corrente e d? lunghezza del ciclo di scarica? in funzione di un aumento del contenuto di Ti. I materiali non ottimiz_ zati, proposti dalla presente invenzione consentono lunghi cicli operativi, in corrispondenza di elevate densit? di corrente. ? .linee tratteggiate rappre__ sentano le tensioni a circuito aperto? in corri^ spondenza di varie profondit? della scarica et dall'analisi della figura 4 pu? essere rilevato che queste tensioni risultano particolarmente stabili? Inoltre di notevole importanza? i materiali presentano eccellenti caratteristiche di polarizzazione che risultano sostanzialmente uniformi? Ognuno dei materiali presentava una piccolissima differenza? espressa in millivolt, fra la tensione iniziale di scarica e la tensione a circuito aperto? Questa sovratensione molto bassa illustra l'efficientissimo funzionamento degli anodi, in virt?, della elevata densit? dei siti cataliticamente atti_ vi.
A titolo di riferimento il sistema Tilii della figura 4 pu? venire confrontato con il materiale cristallino TINi proposto dall'invenzione? illu_ strato nella figura 5? L'anodo proposto dalla tecnologia anteriore, in corrispondenza di una densit? di corrente di 100 rnA/g operava in corrispondenza di tensioni relativamente basse le quali diminuivano da circa 840 mV a circa 760 mV in meno di 15 minu_ ti? ?r confronto, il materiale non otmizzato, proposto dalla presente invenzione, consente l'ottenimento di una densit? di corrente di 2,5 voite superiore, tale materiale operando con tensioni di valore superiore le quali diminuiscono In modo pi?. graduale, con formazione di una tensione mag__ giore di 760 mV per circa 80 minuti,il che rappresenta un intervallo di tempo cinque volte superiore a quello associato ad un anodo proposto dalla tecnologia anteriore, scaricato a 100 raA/g. Un confronto delle figure 4 e 5 consente pure di evidenziare la miglior polarizzazione dei materiali proposti dall*invenzione? I materiali della tecnologia anteriore evidenziano mia sovratensione di valore molto superiore, in corrispondenza di un tasso di scarica di 50 m?/g, tale valore aumentando in misura notevole quando il tasso di scarica viene aumentato sino ad un valore di 100 rnA/g? Questa inefficienza catalitica dei materiali proposti dalla tecnologia anteriore, viene in tal modo illustrata in modo drammatico.
La Tabella evidenzia pure una serie di materiali Ni?g ottenuti variando il contenuto di % , con conseguente possibilit? d? ottenimento di risultati eccellenti anche in questo caso? ? primi tre materiali rappresentativi sono stati preparati nel modo precedentemente descritto, quantunque debba essere sottolineato il fatto che 11 quarto materiale consente l?ottenimento del migliori risaltati? Questo materiale e' stato preparato in modo tarlo da consentire l?ottenimento di una struttura sostanzialmente amorfa e notevolmente disordinata* tali condizioni venendo ottenute per mezzo del deposito del materiale ad una temperatura del substrato sostanzialmente inferiore a 50?C. Questo comporta l?ottenimento di un aumento sostanziale della den sit? dei siti di immagazzinamento* Anche le tensioni a circuito aperto dei materiali Bi% sono risultate alquanto buone, dell?ordine di -0,93 volt rispetto ad un elettrodo di riferimento di Hg/?gO? Nella figura 6 sono state riportate alcune curve di scarica per alcuni dei materiali disordinati del sistema NiUg. Anche questi materiali hanno evidenziato caratteristiche notevolmente migliori di polarizzazione nei confronti dei materiali proposti dalla tecnologia anteriore* La curva rappresentativa del parametro 52$ ?g rappresenta ima curva continua di scarica senza letture della tensione a circuito aperto?
Anche altri materiali in prova hanno evidenziato la loro propensione per l?impiego come un materiale anodico per la batteria ricaricabile all?idrogeno, in conformit? all?invenzione? Ad esempio, una matrice ospitante di V,modificata con nichel, ha consentito l?ottenimento di una tensione a circuito aperto pari, approssimativamente, a ?0,93 volt ri_ spetto all?elettrodo Hg/HgO. Altri elementi ospitanti che possono risultare particolarmente adatti come materiali anodici, in conformit? all?invenzione, includono Ognuno degli elementi ospitanti dovrebbe preferibilmente essere costituito da un formatore di idruro* ogni elemento potendo pure essere costituito da un elemento leggero? L?espressione "elemento leggero" adottata nel corso della presente trattazione, intende includere uno qualsiasi di quegli elementi presentanti un numero atomico pari a 22 o di valore Inferiore? I modificatori aggiunti all?elemento o agli elementi ospitanti possono includere
e Re. I modificatori possono pure essere costituiti da formatori di idruri?
Inoltre, quantunque i materiali rappresenta? tivi che sono stati analizzati* siano rappresentati da composizioni binarie* deve essere rilevato che 1 materiali proposti dall'invenzione non devono essere considerati limitati a questo caso specifico per il fatto che e? possibile la formazione di combinazioni di pi?.elementi? comprendenti tre o pi? elementi come si verifica, ad esempio, per
MgFeAl, e cos? via? I modificatori selezionati per aumentare il disordine degli elementi della matrice ospitante* possono essere costituiti da elementi leggeri? con incremento del numero di siti di accumula^ zione e cataliticamente attivi e con conseguente au_ mento della resistenza all*avvelenamento? Questo alligag gio si traduce in un maggior disordine, sia posi_ zionale, sia traslazionale, nessuno dei quali e* possibile in un materiale stechiometricamente legato o periodicamente vincolato*
E* stata pure riscontrata la possibilit? di ottenimento di eccellenti efficienze di carica/scarica? durante il collaudo dei materiali proposti dall'invenzione? Ad esempio? un materiale anodico presentante, approssimativamente?la seguente composizione * e* stato caricato utilizzando una tensione applicata di 1,45 volt? ? tensione a circu?^ to aperto, derivante dalla tensione di carica di
1,43 volt, e* risultata pari a 1,4 volt, evidenzian_ do quindi ulteriormente l'elevatissima efficienza di carica della batteria?
Alcuni dei materiali proposti dalla presente invenzione, sono stati collaudati ad una elevata temperatura dell'elettrolito pari, ad esempio, a 70?C? In corrispondenza della temperatura di valore elevato, la capacit? di immagazzinamento, indotta elettroliticamente, e' risaltata maggiore ed e' sta_ to riscontrato che e' possibile ottenere una migliore prestazione nella fase di scarica? Inoltre, ?' cosa maggiormente importante, il funzionamento in corrispondenza delle temperature di valore elevato ha consentito d? evidenziare il fatto che i materiali presentano un?ampia gamma operativa di temperature e sono in grado di consentire capacit? di immagazzinamento di valore molto superiore e, inoltre, sono state riscontrate migliori prestazioni nei cicli di carica/scarica? Ad esempio, un materiale , presentante una capacit? specifica di 186 mAh/g ad una temperatura d? 20?C, ha evidenziato un incremento sino a 475 mAh/g, ad una tenperatura di 70?C. Inoltre, il materiale e* stato collaudato ad una temperatura di 50?C e lo stesso ha evidenziato un incremento nella capacit? specifica sino ad un valore d?
240 mAh/g? Pertanto, ottimizzando ? materiali, adottando la tecnica d? modifica, e* possibile l'ottenimento di ulteriori perfezionamenti nelle prestazioni delle batterie proposte dall'invenzione? La batteria 10 presenta quindi un'ampia gamma operativa delle temperature,in contrasto con ? sistemi comportanti l'impiego di litio i quali,in generale, sono costituiti da sistemi ad alta temperatura ed in contrasto con 1 sistemi al nichel-cadmio i quali? in generale? operano ad una temperatura inferiore a 50?C?
Deve essere sottolineato il fatto che un collaudo ad una temperatura di 70?C ha pure fornito una indicazione dell'ottima durata di immagazzinamento degli anodi poich? un funzionamento a temperature elevate comporta? normalmente? un'accelerazione della degradazione dei classici elettrodi per batterie? I materiali fortemente disordinati? proposti dall'invenzione? non hanno evidenziato alcun segno di degradazione dopo un collaudo ad una temperatura di 70?C. La temperatura di 70?C e' stata scelta arbitrariamente e? pertanto? la stessa non deve essere considerata come un limite superiore di funzionamento? La stabilit? chimica dei materiali disordinati proposti dalla presente invenzione? risulta eccellente? poich?' gli elettrodi collaudati neU 'elet__ trolito costituito da KOH non hanno indicato alcun segno di degradazione dopo numerosi cicli di carica/ scarica? La resistenza alla degradazione viene at_ tribuita alla struttura disordinata dei materiali, come pure all'abilit? degli stessi di consentire cicli di carica/scarica senza variazioni strutturali? Alcune delle batterie sono state scaricate sostanzial^ mente sino ad un potenziale di zero volt e? successivamente, queste batterie sono state ricaricate, senza che le stesse presentassero segni di degra_ dazione permanente ed un potenziale profondo di scarica?
Deve pure essere rilevato che i materiali proposti dall'Invenzione sono in grado di assorbire idrogeno, sottoponendo l'elettrodo ad un'atmosfera contenente idrogeno allo stato gassoso? a temperature di valore elevato? L'idrogeno gassoso viene dissociato cataliticamente e si lega chimica^ mente al siti attivi di immagazzinamento? Il ma_ teriale anodici) caricato/disordinato, in tal modo formato, pu? quindi venire scaricato, In una bat. teria, in modo tale da provvedere ad un'alimentazione'di elettroni, secondo (pianto precedentemente descritto in dettaglio? Questo metodo di carica dell'elettrodo pu? offrire alcuni vanteggi opera_ tivi.
Quantunque gli anodi descritti vengano forma, ti da corpi di materiale disordinato, sostanzialmente omogeneo, deve essere rilevato che gli anodi possono pure venire formati in una struttura a pi?. strati. La struttura anodica pu? includere una massa formata da un materiale disordinato, presentante un numero elevato di siti di immagazzinamento con un sottile strato esterno presentante uno spessore pari? ad esempio? a 1-5 micrometri? di un secondo materiale disordinato? Il materiale costituente lo strato esterno viene progettato in modo tale da presentare un numero sostanziale di siti catalitica^ mente attivi?in modo tale da ottenere un basso valore della sovratensione? durante i cicli di carica/scarica?
Inoltre, in virt?,della natura compietamente reversibile della batteria, le caratteristiche di assorbimento e di deassorbimento dell'idrogeno rimangono sostanzialmente costanti? Il potenziale della batterla, in corrispondenza di ogni punto in ogni ciclo di deassorbimento? o scarica, risulta direttamente correlato allo stato di carica della batteria, poich? il potenziale varia entro l'intero ciclo di deassorbimento? Conseguentemente, pu? essere facilmente ottenuta la quantit? di carica rimanente nella batteria?
Quantunque la presente invenzione sia stata descritta congiuntamente ad alcune versioni speci_ fiche della stessa? agli esperti della tecnologia specifica risulter? del tutto evidente che all?inven^ zione in oggetto possono essere apportate varie mo
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI1. Batteria includente un contenitore, un separatore , un elettrolito ed almeno un catodo capace di un' ossidazione reversibile, posizionati all?interno di detto conte__ nitore, detta batteria essendo caratterizzata dalfatto che comprende almeno un mezzo anodico (16)per un efficiente processo reversibile di assorbimento e deassorbimento di idrogeno; detto mezzo anodicoessendo formato da un materiale disordinato, a pi?. componenti; detto mezzo anodico presentando ima capacit? di memorizzazione di idrogeno, ad alta densit?; detto mezzo anodico essendo posizionato in detto contenitore (12) ed essendo distanziato da dettocatodo (18); detto mezzo anodico essendo separatoda detto catodo, per mezzo di detto separatore (20).2. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) risulta caricabile e ricaricabile elettrochimicamente con idrogeno.3. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulte riormente caratterizzato dal fatto che detto elettro? lito (22) include molecole d?acqua e ioni idrossile, detto mezzo anodico (16) includendo mezzi per dissociare detti atomi di idrogeno da dette molecole d?acqua, in funzione dell?applicazione di una corrente elettrica a detto mezzo anodico, detto mezzo anodico includendo mezzi per immagazzinare detti atomi di idrogeno sino a quando viene iniziata una scarica di detta batteria (10).4 Batteria secondo la rivendicazione 3, ulteriormente caratterizzata dal fatto che in funzione dell?inizio di detta fase di scarica? detto idro^ geno immagazzinato viene liberato da detto mezzo anodico (16) in modo tale da poter reagire con det_ ti ioni idrossile per la formazione di acqua e per fornire un?alimentazione di elettroni?5 Batteria secondo la rivendicazione 1? ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per dissociare ed immagazzinare detti atomi di idrogeno senza formazione di idrogeno gassoso?6 Batteria secondo la rivendicazione 1? ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per immagazzinare reversibilmente idrogeno nello stesso? con una quantit? minima di variazione strutturale in detto mezzo anodico.7 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per 1*immagazzinamento di idrogeno entro l?intera massa di detto materiale disordinato.8. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per immagazzinare una elevata densit? di idrogeno in detto materiale disordina^ to.9. Batteria secondo la rivendicazione l, ulte^ riormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per immagazzinare, reversibilmente, detto idrogeno senza degradazione in det__ to materiale disordinatolo. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulte__ riormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi progettati in modo tale da includere una pluralit? di elementi chimici, per fornire un numero elevato di siti cataliticamente attivi.11 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodi co (16) Include mezzi progettati in modo tale da provvedere ad ambienti chimici locali includenti tino spettro di siti di immagazzinamento per un lega_ me selettivo con 1*idrogeno.12. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detti mezzi anodici (16) includono mezzi progettati in modo tale da fornire ambienti chimici locali includenti siti per disattivare, selettivamente? le specie avvelenanti?15. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per inibire l'avvelenamento delle caratteristiche di assorbimento e di deassorbimento dell'idrogeno?14 Batterla secondo la rivendicazione 1? ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per l'assorbimento ed 11 deassorbimento di idrogeno in corrispondenza di sovratensioni di basso livello?15 Batteria secondo la rivendicazione 1? ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per assorbire una note_ vole quantit? di idrogeno con una polarit? e per deassorbire una quantit? desiderata di idrogeno con una polarit? opposta?16 Batteria secondo la rivendicazione 1? ulte_ riormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per immagazzinare , reversibilmente ? una notevole quantit? di Idrogeno necessaria per generare un numero elevato di elettroni in funzione del deassorbimento dell*idrogeno?17 Batteria secondo la rivendicazione l, ulte__ riormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per una scarica reversibile profonda dell'idrogeno immagazzinato.16. Batteria secondo la rivendicazione l, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate? riale disordinato include almeno un elemento leggero.19 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi in grado di garantire un'elevata densit? di siti di immagazzinamento,per immagazzinare, o accumulare, una notevole quantit? di idrogeno e mezzi per fornire una elevata densit? di siti cataliticamente attivi, detti mezzi essendo progettati indipendentemente l'uno dall'altro?20. Batteria secondo la rivendicazione 19, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detti siti di immagazzinamento vengono designati in almeno prima porzione di detto mezzo anodico (16), mentre detti siti attivi vengono designati almeno in una seconda porzione di detto mezzo anodico.21 Batterla secondo la rivendicazione 20, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detta prima porzione di detto mezzo anodico (16) risulta sostan^ zialmente racchiusa da detta seconda porzione?22. Batterla secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per elettrolizzare l'acqua* per la produzione di idrogeno* mezzi per immagazzinare* sostanzialmente in modo simultaneo* l'idrogeno prodotto e mezzi per generare energia elettrica da detto idrogeno immagazzinato?23. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate^ riale disordinato include una porosit? interna designata, per migliorare le caratteristiche di assorbimento e di deassorbimento dell'idrogeno*24 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate__ riale disordinato include una topolog?a interna designata, per migliorare le caratteristiche di assorbimento e di deassorbimento dell'idrogeno?25 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per aumentare le carat_ teri stiche di assorbimento e di deassorbimento dell?idrogeno in corrispondenza di temperature superiori alla temperatura ambientale?26 Batteria secondo la rivendicazione 1, ul_ teriormente caratterizzata dal fatto che detto mezzo anodico (16) include mezzi per indicare la quantit? rimanente di idrogeno Immagazzinato? entro ogni ciclo di scarica.27 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto materiale include almeno un elemento di transizione? 28? Batterla secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate__ riale disordinato e' costituito da un materiale a pi? componenti? sostanzialmente policristallino, mancante di un ordine composizionale a lunga distanza?29. Batteria secondo la rivendicazione 1? ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate__ riale disordinato e' costituito da un materiale sostanzialmente microcristallino?30 Batteria secondo la rivendicazione l, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate riale disordinato e' costituito da una miscela di regioni di fase policristallina o microcristallina e di regioni di fase amorfa?31 Batterla secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate__ riale disordinato e' costituito da un materiale amorfo contenente almeno una fase amorfa?32 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto materia? le disordinato e' costituito da ima miscela di fasi microcristalline e policristelline?33 Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate__ riale include almeno un elemento di materiale ospitante scelto dal gruppo consistente di34. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate__ riale include almeno un elemento modificatore scelto dal gruppo consistente di35? Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto materiale presenta configurazioni e fasi metastabili non in equilibrio?36. Batteria secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che detto mate? riale include almeno un elemento formante idruro? 37 ? Elettrodo ricaricabile, caratterizzato dal fatto che comprende:un materiale a pi? componenti, di tipo disordinato, includente una matrice ospitante comprendente uno o pi? elementi ed almeno un elemento modificatore incorporato nella stessa, detto materiale includendo mezzi per la carica mediante assorbimento ed immagazzinamento di idrogeno, con successiva scarica di almeno una porzione di detto idrogeno immagazzinato,in modo tale da provvedere ad un?alimentazione di elettroni?38 Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica sono ricaricabili con idrogeno, dopo la scarica?39 Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica sono caricabili da un elettrolito?40. Elettrodo secondo la rivendicazione 39, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica sono caricabili e ricaricabili elettrochimicamente41 Elettrodo secondo la rivendicazione 39, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto elettrolito (22) e* costituito da un elettrolito alcalino presentante molecole d'acqua e ioni idrossi_ le in soluzione, detti mezzi di carica includendo mezzi per la disassociazione di atomi di idrogeno da dette molecole d'acqua, in funzione dell'applica_ zlone di un potenziale elettrico a detti mezzi di carica quando detto elettrolito risulta a contatto con detti mezzi di carica?42, Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per la dissociazione e l'immagazzinamento di detti atomi di idrogeno senza formazione di idrogeno gassoso.43 Elettrodo secondo la rivendicazione 37,ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per immagazzinare reversibilmente idrogeno negli stessi, con una quantit? minima di variazione strutturale in detto materiale? 44? Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per l'immagazzinamento di idrogeno entro l'intera massa di detto materiale disordinato45 Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per immagazzinare una elevata densit? di idrogeno in d?tto materiale disordinato?46. Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per immagazzinare reversi_ bilmente detto idrogeno senza degradazione di detto materiale disordinato.47- Elettrodo secondo la rivendicazione 37# ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto elemento modificatore e? costituito da un elemento di transizione.48. Elettrodo secondo la rivendicazione 37? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi designati per includere una pluralit? di elementi chimici, per fornire un numero elevato di siti cataliticamente attivi.49. Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi designati per fornire ambienti chimici locali includenti uno spettro di siti di immagazzinamento, per il legame selettivo con l'idrogeno?50 Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi designati per fornire ambienti chimici locali includenti siti per disattivare selet__ tivamente le specie avvelenanti?51 Elettrodo secondo la rivendicazione 37,ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per inibire 1*avvelenamento delle caratteristiche di assorbimento e deassorbimento dell'idrogeno?52 Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per l'assorbimento ed il deassorbimento dell'idrogeno , in corrispondenza di sovratensioni di basso livello?53. Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulte_ riormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per l'assorbimento di una Notevole quantit? di idrogeno con una polarit? e per il deassorbimento di una quantit? desiderata di idrogeno con una polarit? opposta?54 Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per immagazzinare, reversi__ bilmente, una notevole quantit? di idrogeno? secondo quanto necessario per generare un numero notevole di elettroni in funzione del deassorbimento dell'idro geno ?55.. Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per una scarica profonda e reversibile dell'idrogeno immagazzinato?56. Elettrodo secondo la rivendicazione 37? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto mate__ riale disordinato include almeno un elemento leggero.57 Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulte- . riormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi che consentono ima elevata densit? di siti di immagazzinamento per immagazzinare una notevole quantit? di idrogeno e mezzi per fornire una elevata densit? di siti cataliticamente attivi, detti mezzi venendo designati indipendentemente l'uno dall'altro.58. Elettrodo secondo la rivendicazione 57, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti siti di immagazzinamento sono designati in almeno una prima porzione di detti mezzi di carica, mentre det_ ti siti attivi sono designati almeno in una seconda porzione di detti mezzi di carica.59 Elettrodo secondo la rivendicazione 58, ulte riormente caratterizzato dal fatto che detta prima porzione di detti mezzi di carica risulta sostan_ zialmente racchiusa da detta seconda porzione?60. Elettrodo secondo la rivendicazione 37# ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per elettrolizzare l'acqua, per la produzione di idrogeno, mezzi per immagazzinare, sostanzialmente in modo simultaneo, l'idrogeno prodotto e mezzi per generare energia elettrica da detto idrogeno immagazzinato?61. Elettrodo secondo la rivendicazione 37# ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto mate_ riale disordinato include una porosit? interna designata per intensificare le caratteristiche di assorbimento e deassorbimento dell'idrogeno?62 Elettrodo secondo la rivendicazione 37# ulte_ riormente caratterizzato dal fatto che detto mate_ riale disordinato include una topologia interna designata, per migliorare le caratteristiche di assorbimento e deassorbimento dell'idrogeno?63 Metodo secondo la rivendicazione 37# ulte_ riormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per aumentare le caratteristiche di assorbimento e deassorbimento dell'idro^ geno, a temperature superiori alla temperatura ambientale.64. Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di carica includono mezzi per indicare la quantit? rimanente di idrogeno immagazzinato entro ogni ciclo di scarica.65. Elettrodo secondo la rivendicazione 37? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto mate_ riale disordinato e' costituito da un materiale a pi? componenti? sostanzialmente policristallino? mancante di un ordine composizionale a lunga distanza. 66. Elettrodo secondo la rivendicazione 37? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto mate^ riale disordinato e' costituito da un materiale sostan zialmente microcristallino?67. Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto materiale disordinato e' costituito da una miscela di regioni di fase policristallina o microcristallina e di regioni di fase amorfa.68. Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto materiale disordinato e' costituito da un materiale amorfo con_ tenente almeno una fase amorfa.69. Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto mate_ riale disordinato e' costituito da una miscela difasi microcristalline e policristalline?70. Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto mate_ riale disordinato include almeno un elemento modifi_ catore scelto dal gruppo consistente di71. Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta matrice ospitante include almeno un elemento scelto dal gruppo consistente di72? Elettrodo secondo la rivendicazione 37, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto materiale disordinato include configurazioni e fasi metastabili non in equilibrio.73. Elettrodo secondo la rivendicazione 37* ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta matrice ospitante include almeno un metallo di transizione? 74. Elettrodo secondo la rivendicazione 37? ulteriormente caratterizzato dal fatto che detta matrice ospitante include almeno un elemento formante idruro? 75? Batteria in accordo con quanto descritto nel corso della presente trattazione, con riferimentoai disegni allegati?76 Elettrodo in accordo con quanto descritto nel corso della presente trattazione, con riferimento ad disegni allegati?
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