Un team di ricercatori dell’Università di Harvard afferma di avere concepito una nuova batteria di flusso (un tipo di batteria ricaricabile, in cui elettroliti contenenti una o più sostanze elettroattive disciolte fluiscono attraverso una cella elettrochimica che converte l’energia chimica direttamente in energia elettrica), un accumulatore in grado di memorizzare energia in molecole organiche disciolte in una soluzione acquosa con un PH neutro.
A detta dei ricercatori la tecnica consente non solo la creazione di batterie sicure, non tossiche ma utilizzabili anche fino a dieci anni. La ricerca è stata portata a termine da Michael Aziz, docente di fisica dei materiali ed energia, e da Roy Gordon, docente di chimica e scienza dei materiali.
Più che risolvere problemi come quello che ha costretto Samsung a ritirare il Galaxy Note 7s per i noti inconvenienti alle batterie, spiegano che lo sviluppo in questione sarà utilizzabile su più vasta scala per lo stoccaggio dell’energia nel settore delle fonti rinnovabili.
Le odierne batterie di flusso, dopo numerosi cicli di carica e scarica soffrono spesso di degradamento nella capacità di immagazzinamento dell’energia e richiedono manutenzione periodica dell’elettrolita per ripristinare la capacità iniziale. Modificando la struttura delle molecole usate nella soluzione elettrolita con elettrodo positivo e negativo, e rendendola solubile in acqua, il team di Harvard afferma che è possibile creare una batteria che perde solo l’1% della capacità ogni 1000 cicli.
“Le batterie agli ioni di litio” spiega Aziz sul sito V3, “non supportano neanche i 1000 cicli di ricarica” ma, dice Gordon, “poiché possiamo dissolvere gli elettroliti in acque neutre, abbiamo una batteria a lunga durata che potrete collocare anche in cantina”. “Se avviene un versamento sul pavimento” spiega ancora Gordon, “non corrode il cemento e poiché il mezzo è corrosivo, è possibile sfruttare materiali economici per componenti della batteria quali serbatoi e pompe”. La tecnica dovrebbe consentire, tra l’altro, di abbassare i costi di questi dispositivi, rendendo le energie rinnovabili più competitive e affidabili.
La chiave di volta nel nuovo sistema di progettazione delle batterie, ha spiegato Eugene Beh – ricercatore post-dottorato e primo autore della pubblicazione – è partita da uno studio sul perché le molecole degradano velocemente nelle soluzioni neutre. Identificando in che modo le molecole aggrediscono l’elettrolito negativo, Beh è riuscito a modificare la sua struttura molecolare e renderla più resistente. Nella fase successiva il team ha sfruttato il ferrocene per elettrodo positivo, una molecola conosciuta per le sue proprietà elettrochimiche. “Il ferrocene è grandioso per mantenere la carica ma è completamente insolubile in acqua” spiega Beh. “È stato usato in altri tipi di batterie con solventi organici che sono infiammabili e costose”.
Modificando la struttura molecolare del ferrocene sulla falsariga di quanto fatto con le molecole che aggrediscono l’elettrolito negativo, i ricercatori sono riusciti a trasformare una molecola insolubile in altamente solubile in grado di supportare stabilmente numerosi cicli. “I ferrocene solubili in soluzioni acquose rappresentano una classe del tutto nuova nelle molecole per le batterie di flusso” spiega Aziz. Il pH neutro del liquido che ne deriva permetterà di diminuire i costi dell’elettrodo a membrana, detto anche elettrodo ionoselettivo, che separa i due lati di una batteria. Uno dei difetti che era stato riscontrato nel Galaxy Note 7 e che causava fiamme ed esplosioni aveva a che fare con la membrana in questione.
