Nel settore dell’energia verde, delle rinnovabili, il concetto dello stoccaggio è molto importante, perché si tratta di fonti che non danno una regolarità di fornitura. Accumulare l’energia prodotta quando abbondano sole e vento è perciò fondamentale perché l’uso delle rinnovabili si diffonda su vasta scala. Per questo si stanno studiando sempre nuovi tipi di batterie, più efficienti, ma anche più sicure ed economiche.

È appena uscito su Science uno studio realizzato dall’Università di Harvard, che ha portato alla realizzazione di una batteria a flusso, realizzata con sostanze chimiche non tossiche, non infiammabili, non corrosive e pure economiche.

Questa nuova batteria sicura e a ridotto impatto ambientale è stata scoperta dal borsista post-dottorato Michael Marshak e da Kaixiang Lin, laureatosi all’Università di Harvard, insieme a Roy Gordon, professore di chimica e di scienza dei materiali presso la stessa università.

È stata scelta la batteria di flusso perché rispetto a quelle con elettrodi solidi immagazzina energia nei liquidi contenuti nei serbatoi esterni, come avviene nelle celle a combustibile. In tal modo la quantità di energia che può essere accumulata può aumentare semplicemente utilizzando vasche di dimensioni maggiori.

Di solito però in questo tipo di batterie sono presenti composti come vanadio disciolto in acido, utilizzato come componente attivo degli elettroliti, mentre i metalli usati sono costosi, corrosivi, difficili da gestire, e lenti dal punto di vista cinetico, comportando delle inefficienze.

L’anno scorso Michael J. Aziz, professore di tecnologie dei materiali e dell’energia presso la Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), insieme ai colleghi erano riusciti a sostituire i metalli con sostanze organiche a base di carbonio, dei chinoni, composti abbondanti in natura perché partecipano ai processi della fotosintesi e della respirazione cellulare.

I chinoni in soluzione acquosa facevano da polo negativo, mentre il polo positivo era un cuscinetto convenzionale con bromo come elettrolita, utilizzato anche in diversi altri tipi di batterie. Il bromo è però tossico e volatile e non rappresenta una scelta sicura, per cui il team di Marshak ha sondato nuove soluzioni arrivando alla sua sostituzione con uno ione atossico e non corrosivo chiamato ferrocianuro.

Si tratta di uno ione solubile, ma stabile in soluzione alcalina, per cui Marshak e colleghi hanno pensato di utilizzare una soluzione con caratteristiche basiche al posto delle solite acide, perché non corrosiva, permettendo così l’utilizzo di materiali semplici e meno costosi dei tradizionali come ad esempio la plastica. Gordon, spiega come si è potuta ottenere una batteria priva di sostanze tossiche e pericolose, ma comunque molto efficiente:

Abbiamo combinato un colorante organico comune con un additivo alimentare economico per aumentare la tensione della nostra batteria di circa il 50 per cento rispetto ai nostri materiali precedenti.

Questo tipo di batteria è perfetta per l’uso domestico, ma la sua struttura la rende facilmente scalabile: se questa nuova batteria atossica e sicura riuscirà a guadagnarsi una fetta del mercato potrebbe diventare allettante anche per le aziende.

28 settembre 2015
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Nicola Spano', giovedì 1 ottobre 2015 alle9:56 ha scritto: rispondi »

L'accumulo di energia elettrica mediante sistemi elettrochimici " a flusso", non è una novità, tuttavia grazie al fatto che molti metodi sostenibili come il fotovoltaico, l'eolico, le maree ecc. danno la possibilità di avere energia elettrica in modo ciclico e ripetitivo e soprattutto a buon mercato nasce spontanea la possibilità di accumulare tale energia . I sistemi a flusso necessitano di energia elettrica per azionare attraverso delle "pompe di circolazione" le soluzioni acquose o non acquose del CATODO e dell'ANODO affinchè avvenga la reazione redox utile. Il lettore che legge per la prima volta penserà sicuramente che gli scienziati siano impazziti perché spendono energia elettrica per avere energia elettrica in quanto deve valere il principio di conservazione dell'energia, per cui non è possibile da 100 parti di energia produrne più di 100. Il problema tuttavia è capire che alle 100 parti di energia elettrica (ad esempio) va sommata l'energia chimica delle masse reagenti. Si supponga che tale energia chimica sia pari a 500 e supponendo altresì un rendimento elettrochimico dell'80% (valore abbastanza veritiero nei sistemi elettrochimici) dalle 600 parti totale ricaviamo 480 parti di sola energia elettrica. E' come se avessimo moltiplicato per 5 (circa) le 100 parti di energia elettrica sciupata nella circolazione . Si intuisce anche che maggiore è l'energia chimica (ovvero le masse chimiche reagenti) maggiore sarà l'energia elettrica ottenuta. Ed è per questo che i giapponesi stanno costruendo il più grande impianto "a flusso" del mondo usando il metallo Vanadio nei suoi molteplici stati redox. Però in questi sistemi l'orientamento green della scienza è quello di usare sostanze non tossiche o nocive per l'uomo e l'ambiente. Nel caso in studio la coppia redox usata è l'idrochinone con il ferricianuro in ambiente basico nel quale si ottengono circa 1,2 Volt per cella rispetto ai 0.3 Volt in ambiente acido. Dalla reazione si ottengono chinone e ferrocianuro. Inoltre il lettore deve intendere che dai due serbatoi si possono diramare un numero di celle elettrochimiche grande a piacere da 5, a 10, a 100 ecc. E' proprio questa moltiplicazione delle sottocelle da un unico serbatoio che permette la effettiva sostenibilità del sistema complessivo. Comunque per quanto grande sia il sistema una volta SCARICATA la redox principale, il sistema va ricaricato con energia elettrica prelevata dall'esterno.

Salvatore Vargiu, martedì 29 settembre 2015 alle12:34 ha scritto: rispondi »

Sperando che sia una soluzione ottimale ( mancano dei dati importanti inerenti amperaggio, volt e capacità riferite ad una batteria standard in qualche modo paragonabile ad altre tipologie ). L'unico dilemma che sorge è il quando il come ed il dove poter comprare queste batterie, sempre che qualcuno !!!!! non abbia interesse a sotterrare il prodotto. Da quanto mi risulta esiste una casa automobilistica di nicchia che utilizza le batterie di flusso al radon vanadio. Peraltro questa casa automobilistica europea è quasi totalmente sconosciuta sul mercato. L'utilizzo delle batterie di flusso che vengono attualmente prospettate potrebbero nuocere gravemente alla salute economica di qualcuno !!!!!! e pertanto essere in qualche modo boicottate a livello legislativo. Altro discorso è se le medesime dovessero essere utilizzate per usi domestici limitati. Per uso domestico limitato intendo solo l'illuminazione perché se dovessero in qualche modo sostituire il gas da riscaldamento anche in questo caso nuocerebbero sempre alla salute economica di qualcuno. Soluzione del problema ? Semplice, in primis occorre che vengano prodotte dopo di ché si trova la soluzione di aggirare all'italiana maniera gli ostacoli che i petrolieri poterebbero imporre ai vari governi ( la g é volutamente minuscola ).

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