Schema del funzionamento di una batteria di flusso (Credits: University of South California). I nuovi materiali testati dai ricercatori risultano più sicuri ed economici.
Oggi siamo in grado di produrre una gran quantità di energia elettrica tramite fonti rinnovabili, ma in diversi casi i tempi dell’offerta e la domanda potrebbero non coincidere, per questioni puramente tecniche: gli esempi più evidenti riguardano le celle fotovoltaiche, che non funzionano in assenza di luce solare, o le pale eoliche, che necessitano la presenza di vento.
Immagazzinare l’energia
Molteplici strade sono attualmente percorse in cerca di alternative e passi importanti vengono mossi continuamente, ma la via più semplice e pratica rimane trovare un metodo duraturo e affidabile per stoccare l’energia prodotta e poterla utilizzare in qualsiasi momento sia richiesta.
Le batterie in uso per dispositivi come gli smartphone, i tablet o i computer portatili ma persino le automobili elettriche, basate per lo più sul litio, non hanno i requisiti necessari per questo genere di stoccaggio su larga scala. Il dispositivo denominato batteria di flusso è molto più adatto allo scopo ed è effettivamente già in uso, ma basato su materiali dal costo elevato e tossici, come il vanadio.
Per ovviare a questi inconvenienti i ricercatori della University of South California hanno fatto ricorso a materiali diversi, più economici ed ecocompatibili.
Superbatterie
Le batterie di flusso sfruttano un processo basato sull’ossidoriduzione attraverso il quale si ottiene uno scambio di elettroni fra una specie chimica e un’altra, dando in questo modo luogo a una produzione di energia elettrica.
I fluidi in cui immagazzinare questa potenzialità elettrochimica (per esempio l’energia prodotta da fonti rinnovabili come il Sole o il vento) testati dai ricercatori della USC sono una soluzione di solfato ferroso, un prodotto di scarto dell’industria mineraria disponibile in grandi quantità e a basso prezzo, e un acido, l’antrachinone disolfonico, un materiale organico stabile già in uso in alcune tipologie di batterie di flusso.
Due materiali già ben conosciuti ma che non erano finora stati fatti lavorare in coppia. I risultati sono incoraggianti: il costo materiale di una delle batterie sviluppate dalla USC è di 66 dollari per kilowattora, mentre se utilizzate su larga scala l’energia prodotta in questo modo costerebbe la metà di quella ottenuta da batterie di flusso basate sul vanadio, con inoltre minori rischi dal punto di vista della tossicità dei materiali impiegati.
Piena funzionalità
I test di laboratorio dimostrano che una batteria ferro-antrachinone può essere sottoposta a centinaia di cicli di carica e scarica senza significative perdite nella sua capacità di stoccare energia, un fattore fondamentale per l’utilizzo pratico in questo settore: i dispositivi per immagazzinare energia e redistribuirla alle abitazioni o dove richiesto devono garantire una vita utile dell’ordine dei venti-venticinque anni, un risultato non ottenibile con le batterie agli ioni di litio e raggiungibile ad alti costi, economici e ambientali, con materiali come il vanadio.
Riuscire a immagazzinare anche solo il 20% dell’energia prodotta tramite celle fotovoltaiche garantirebbe una riserva di energia sufficiente a coprire le necessità in orari notturni o di cielo coperto, la ricerca di batteria stabili, economiche e affidabili è un settore in cui vale decisamente investire.
La ricerca della University of South California è stata pubblicata sul Journal of the Electrochemical Society.
Di Corrado Festa Bianchet
