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Una nuova economica opportunità per l’energy storage: la batteria a flusso semisolido Creata una miscela pastosa elettricamente conduttiva per un accumulo vantaggioso delle energie rinnovabili.
Un team di ricercatori del MIT di Boston ha sviluppato un nuovo materiale pastoso elettricamente conduttivo, paragonabile per consistenza alla melassa, che gli scienziati ritengono possa essere integrato in una batteria a flusso “semi-solido” per immagazzinare a buon mercato l’energia prodotta da fonti rinnovabili. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Joule.
Le batterie a flusso rappresentano un’alternativa molto affascinante quando si tratta di stoccaggio di energia rinnovabile in quanto sono flessibili, durevoli, scalabili e molto più economiche di quelle agli ioni di litio. Nelle classiche flow battery, due diverse soluzioni elettrolitiche con cariche opposte contenute in due serbatori vengono pompate fino ad una membrana chiamata stack. Qui, i flussi di ioni reagiscono, convertendo l’energia chimica in energia elettrica e caricando la batteria.
Siccome la capacità di accumulo del sistema dipende semplicemente dalle dimensioni dei serbatoi, e quindi dalla quantità di elettrolita liquido che questi possono contenere, le batterie a flusso possono offrire una soluzione per immagazzinare grandi quantità di energia rinnovabile a costi relativamente bassi. Un altro vantaggio è che potrebbero accumulare questa energia per diversi mesi alla volta, colmando inevitabili lacune nella fornitura intermittente offerta da solare ed eolico.
L’aspetto negativo è che i dispostivi più efficienti, come le batterie di flusso redox al vanadio, utilizzano componenti costosi che le rendono insostenibili sui lunghi periodi. Ecco perché il team del MIT ha cercato elementi meno costosi che offrissero però anche un ricco potenziale energetico. Attraverso una serie di esperimenti in laboratorio, i ricercatori hanno così sviluppato un nuovo fluido conduttivo, ovvero una miscela contenente particelle disperse di biossido di manganese, spruzzate con un additivo elettricamente conduttivo, il nerofumo. Quando la miscela viene pompata dai serbatoi verso la membrana, questo composto reagisce con una soluzione conduttiva di zinco o una piastra di zinco sulla pila, consentendo un’efficiente conversione dell’energia elettrochimica.
La nuova batteria è stata testata insieme ad altri sistemi di accumulo per valutarne i costi operativi, dato che la consistenza pastosa richiede più energia durante la fase del pompaggio verso la membrana. Il team ha calcolato i costi per un funzionamento di 8, 24 e 72 ore, scoprendo che per qualsiasi stoccaggio che dura più di un giorno la batteria a flusso semisolido è risultata vincente rispetto ad una batteria a flusso redox al vanadio e ad una batteria agli ioni di litio.
“La transizione verso l’energia pulita richiede sistemi di accumulo di diversa durata per quando il sole non splende e il vento non soffia. Il nostro lavoro dimostra che una batteria a flusso semisolido potrebbe essere un’opzione salvavita ed economica quando queste fonti non possono generare energia per un giorno o più, ad esempio in caso di disastri naturali”, ha affermato Emre Gençer, ricercatore presso la MIT Energy Initiative (MITEI).
