Attualmente sono il 70% le batterie al litio presenti sul mercato, secondo il DOE-OE Global Energy Storage Database. Hanno però dei limiti, in termini di prestazioni, durata e sicurezza, che fa guardare alle batterie di flusso come il futuro per lo stoccaggio di energia. Quanto più si diffonderà questo tipo di batterie, tanto più sarà necessario ridurne i costi e questo sarà possibile con le batterie di flusso organiche.

Si tratta di un nuovo tipo di accumulatori, studiato dal Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), nello Stato di Washington, che potrebbe tagliare i costi fino al 60% rispetto alle normali batterie di flusso oggi in uso. Ricordiamo che quelle attualmente più diffuse sono al vanadio. Hanno avuto ancora più successo quando nel 2011 il PNNL ha creato un nuovo design che permetteva di stoccare un 70% in più di energia. Secondo il Global Energy Storage Database sono arrivate al 79% delle batterie di flusso presenti sul mercato.

Era naturale che il passo successivo fosse quello di cercare dei materiali più reperibili che le rendessero meno costose. Così si è pensato di passare dai metalli a molecole organiche sintetizzate. Imre Gyuk, responsabile per il programma di stoccaggio dell’energia per il Department of Energy’s Office of Electricity Delivery and Energy Reliability (OE), che ha finanziato questa ricerca, spiega:

Il passaggio da elementi metallici di transizione a molecole sintetizzate è un passo avanti significativo perché collega i costi della batteria alla produzione piuttosto che ai prezzi dei metalli usati come materie prime.

Sono stati usati un metil viologeno come anolita (elettrolita negativo) e 4-HO-TEMPO come catolita (elettrolita positivo). È stato introdotto poi un elettrolita di supporto contenente cloruro di sodio. Gli ioni cloruro permetterebbero alla batteria di scaricare elettricità mescolando elettroni nella pila centrale.

Queste batterie sono costituite da due serbatoi esterni che contengono fluidi all’interno dei quali viene accumulata l’energia. Da qui, quando c’è bisogno di potenza, i fluidi vengono pompati in una pila centrale, nella quale avviene una reazione elettrochimica e si produce energia elettrica.

L’efficienza è stata testata su una piccola batteria da 600 milliwatt. I ricercatori l’hanno per più volte caricata e scaricata con densità differenti di corrente elettrica, variabili dai 20 a 100 milliampere per centimetro quadrato. Hanno osservato che le prestazioni migliori si ottenevano con densità tra 40 e 50 milliampere. A questi livelli si riusciva a mantenere il 70% della tensione iniziale della batteria. La sua durata è andata ben oltre i 100 cicli di ricarica.

La ricerca è appena stata pubblicata sulla rivista scientifica Advanced Energy Materials. Il prossimo passo dei ricercatori adesso sarà quello di arrivare a stoccare fino a 5 kilowatt di potenza elettrica, una quantità di energia in grado di sostenere il picco di una casa dal medio consumo.

Sarà un punto a favore anche per l’ambiente. Wei Wang, uno degli autori della ricerca, spiega quanto sia innovativo usare questi nuovi materiali organici, perché comporta un basso impatto ambientale:

L’utilizzo di materiali facilmente reperibili rende la nostra batteria di flusso acquoso completamente organica, più sostenibile e rispettosa dell’ambiente. Di conseguenza può anche rendere l’energia rinnovabile che riesce ad archiviare e la rete elettrica che supporta più verdi.

23 dicembre 2015
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I vostri commenti
Nicola Spano', martedì 29 dicembre 2015 alle23:46 ha scritto: rispondi »

In questo lavoro la sigla 4-OH TEMPO sta per il composto RADICALICO (cioè che possiede un elettrone spaiato) noto in ambito chimico come [ 22-66 Tetrametil ,4 Idrossi. Piperidin-ossi]. In questa molecola e proprio la parte finale "ossi" della molecola che interessa, in quanto che su tale ossigeno , peraltro legato all'azoto come, TEMPO--N-O° vi si trova un pallino che vuole rappresentare UN ELETTRONE NON ACCOPPIATO. Tale elettrone vuole accoppiarsi a tutti i costi e va a colpire qualsiasi molecola con deficienza elettronica. Tuttavia tale radicale Termodinamicamente parlando è ASSAI STABILE cosicchè persegue il processo inverso ovvero sottrae elettroni alle specie con le quali ineragisce e diventa un radicale negativo SUPEROSSIDO. La specie prescelta per perseguire questo scopo è la molecola metil violonogeno che possiede un sistema coniugato di legami su due anelli piridinici e con due cariche positive. Su tale molecola viene esercitata l'azione ossidante del Catolita TEMPO che si riduce mentre , mentre il metil violonogeno si ossida. Il lettore può benissimo domandarsi perchè gli studiosi vanno a ricercare queste strane molecole in definitiva per effettuare una REDOX? Il motivo consiste principalmente : 1)Nella stabilità della specie 2)Nella sicurezza che viene scambiato UN SOLO ELETTRONE 3)In una differenza di potenziale da 2 a 4 Volt 4)Nella possibilità di produrre da 20 a 100 mA per cm^2 5)Nella ciclabilità del sistema 6)Nel fare avvenire le reazioni allo stato liquido

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