title: Cella elettrochimica metallo-aria
text: # Cella elettrochimica metallo-aria
  
  Una cella elettrochimica metallo-aria è una cella elettrochimica che usa un anodo costituito da metallo puro e di un catodo esterno a contatto con l'aria ambientale, tipicamente con un elettrolita acquoso o aprotico.
  
  Durante la fase di scaricamento di una cella elettrochimica metallo-aria, avviene una reazione di riduzione nel catodo esposto all'aria ambientale, mentre il metallo dell'anodo è ossidato. Tale ossidazione, del metallo M dell'anodo, produce ioni del metallo (M+) che si muovono attraverso l'elettrolita fino al catodo dove interagiscono con l'ossigeno $(O_2)$ per formare ossidi di metallo $(MO_{2X}).$
  
  La capacità specifica e la densità energetica delle celle elettrochimiche metallo-aria sono più alte rispetto a quelle delle batterie agli ioni di litio, rendendole un candidato primario per l'uso nei veicoli elettrici e immagazzinamento dell'energia prodotta da fonti rinnovabili. Per esempio le batterie agli ioni di litio hanno una densità energetica di circa 100-200 Wh/Kg, mentre litio-aria sono di circa 3458 Wh/Kg. Pur essendoci alcune applicazioni commerciali, le complicanze associate a catalisi, elettroliti e anodi metallici hanno reso complesso lo sviluppo e l'implementazione di batteria metallo-aria.
  
  L'invenzione delle celle elettrochimiche metallo-aria è avvenuta in tempi diversi a seconda del metallo usato, ad esempio: zinco-aria è del 1878, alluminio-aria del 1962, ferro-aria è del 1968, sodio-aria è del 2012 e potassio-aria è del 2013.
  
  L'uso pratico di celle elettrochimiche metallo-aria è molto difficile poiché ci sono diversi problemi da risolvere, tra i quali:
  
  * l'anodo di metallo reagisce con l'elettrolita formando uno strato non reattivo chimicamente, tale strato forma un film detto SEI (Solid Electrolyte Interphase) che causa perdite prestazionali irreversibili
  * la formazione di dendriti nell'anodo che causano cortocircuiti interni e che possono portare ad esplosioni
  * difficoltà a reperire elettroliti che siano altamente stabili, abbiano bassa volatilità, abbiano non tossicità e siano altamente solubili con l'ossigeno
  * la stabilità dei materiali dove avviene la reazione nel catodo (usando materiali di carbonio si ha instabilità durante le fasi di carica/scarica superiori a 3,5 V che comportano perdita di prestazioni e riducono il numero massimo di cicli di ricarica)
  
  ## Tipi per elemento dell'anodo
  
  ### Alluminio
  
  L'invenzione di tale metodo risale al 1962.
  
  ### Calcio
  
  L'invenzione di tale metodo risale al .
  
  ### Ferro
  
  L'invenzione di tale metodo risale al 1968.
  
  ### Litio
  
  L'invenzione di tale metodo risale al .
  
  ### Magnesio
  
  L'invenzione di tale metodo risale al 1966.
  
  ### Potassio
  
  L'invenzione di tale metodo risale al 2013.
  
  ### Sodio
  
  L'invenzione di tale metodo risale al 2012.
  
  ### Zinco
  
  L'invenzione di tale metodo risale al 1878.
  
  ## Confronto
  
  | Elemento anodo | Energia specifica teorica, Wh/kg (compreso l'ossigeno) | Energia specifica teorica, Wh/kg (escluso ossigeno) | Tensione a circuito aperto calcolata, V |
  | - | - | - | - |
  | Alluminio | 4300 | 8140 | 1.2 |
  | Germanio | 1480 | 7850 | 1 |
  | Calcio | 2990 | 4180 | 3.12 |
  | Ferro | 1431 | 2044 | 1.3 |
  | Litio | 5210 | 11140 | 2.91 |
  | Magnesio | 2789 | 6462 | 2.93 |
  | Potassio | 935 | 1700 | 2.48 |
  | Sodio | 1677 | 2260 | 2.3 |
  | Stagno | 860 | 6250 | 0,95 |
  | Zinco | 1090 | 1350 | 1.65 |
  