Gainera, energia biltegiratzeko teknologia erakargarri honek, ugari diren eta ingurumena errespetatzen duten materialak erabiltzen ditu (hau da, ekologikoa da), birziklagarritasun handiko potentzial handia du eta segurua da (hau da, elektrolitoa urtsua da eta ez du disolbatzaile organiko arriskutsurik behar). Baterietarako material bezala, zinka erakargarria da ugaria delako, geografikoki sakabanatua dagoelako eta litioa baino askoz merkeagoa delako.

Baina berritasun bat al dira bateria hauek? Inondik ere. Zn-aireko bateria primarioak ehun urteko teknologia bat da, serendipiaren historia bat garatzen duena.

1868an, Leclanchék, Zn amalgamado anodo bat, manganeso dioxido nahasketa bat eta karbono katodo bat zituen lehen gelaxka asmatu zuen, baita amonio kloruro elektrolito bat ere. Leclanchék, jakin gabe, katodoa airean jarri zuen, muga trifasikoak (gasa, likidoa eta solidoa) sortuz eta, beraz, nahi gabe sortu zuen Zn-aireren lehen bateria!

Ordutik, beste askok (Maiche, Walker eta Wilkins kasu) zelda eta materialen diseinu hobeak garatzen jarraitu zuten 1932an Union Carbide Companyk Ameriketako Estatu Batuetako lehen bateriak merkaturatu zituen arte. Zn-aireko bateriak nonahiko bihurtu ziren, eta gaur egun audifonoetan, pazienteen monitoreetan eta trafiko-seinaleetan aurki ditzakegu, besteak beste.

Zn-airezko bateria kargagarriak

Azken urteotan, Zn-aireko bateriak berrikusi egin dira, beren propietate oparoengatik kargatzeko modukoak izan daitezen: energia-dentsitate teoriko handia (1353 W h kg^-1, oxigenoa alde batera utzita), kostu txikia (gaur egun <100 kW^-1 h^-1, eta potentzialki <10 kW^-1 h^-1) eta berezko segurtasuna.

Zn-airezko bateria arrunt bat, aire porotsuko katodo bat eta Zn metalezko anodo bat dira, elektrolito alkalino batez bananduak. Deskargan, airearen O₂ geruza katodo porotsuan sartzen da eta gainazalean murrizten da; bitartean, Zink-aren anodo metalikoa zinkato-ioi disolbagarrietara oxidatzen da (Zn(Oh)42-). Teorikoki, erreakzio hau O₂ ren eboluzioarekin alderantzikatu daiteke katodoan eta ondoren atmosferara askatzen da, eta Zn metalikoa anodoan uzten da. Funtzionamendu-printzipio horiek oxigenoa murrizteko erreakzioan (ORR) oinarritzen dira deskargan eta eboluzio-erreakzioan (OER) kargatzean.

Energia biltegiratzeko teknologia honen erronka nagusietako bat erreakzio hauen zinetika motela da, ziklabilitate mugatua eragiten duena. Horregatik, mundu osoko ikertzaileek oxigeno bifuntzionaleko elektrokatalizatzaile egokiak garatzera bideratu dituzte beren ikerketak (aktiboak ORR eta OER aldietan).

Teknologiaren egungo egoeran, metal preziatuen edo trantsizio-metalen oxidoak aztertu eta garatu dira errendimendu hobeko katalizatzaile bifuntzional gisa; hala ere, karbono-material merkeen eta eroaleen euskarrien erabilerak katalizatzailearen eta eremu aktiboaren sakabanatzea hobetzen du, eta, aldi berean, azken kostua murrizten du. Bateria horien berezko abantaila da ez dutela inolako lehengai kritikorik behar, eta karbonoan oinarritutako materialak, adibidez, galdaketako hondakinetatik erabil daitezke, ekonomia zirkularra lortzeko.

Zn anodoari askoz ere arreta gutxiago jarri zaio, eta hori ere garrantzitsua da Zn-aire bateria egonkorrak eta kargagarriak lortzeko. Erronka nagusia Zn eta elektrolitoaren arteko bat-bateko erreakziotik sortzen da, H₂ eta elektrodoan korrosioa sortzen duena, zelda hiltzea eragiten duena. Zn-aireko bateria kargagarriei buruzko gaur egungo azterlanak aplikazio praktikoetatik oso urrun daude; deskarga-sakontasuna (DOD) oso txikia da (< % 1), eta hori ia ez da erronka Zn anodoentzat. Aplikazio komertzialek Zn anodoaren erabilera handia behar dute (DOD-aren % 50 baino gehiago), eta itzulgarritasun elektrokimikoa egoera praktikoetan. Ildo horretan, ikerketak eta industriak elkarrekin lan egin behar dute konponbide iraunkorrak aurkitzeko Zn-aire bateria kargagarria garatzeko.