Da Cincinnati le batterie al piombo ad alte prestazioni per le energie rinnovabili a casa

Un chimico dell’Università di Cincinnati immagina un futuro in cui ogni casa sarà alimentata da energia rinnovabile immagazzinata in batterie a flusso redox più sicure e a basso costo.

Jimmy Jiang e il suo team hanno descritto il loro nuovo progetto sulla rivista Nature Communications.
Hanno creato una nuova batteria che potrebbe avere profonde implicazioni per l’accumulo di energia su larga scala necessario per i parchi eolici e solari. Jiang immagina un futuro in cui ogni casa sarà alimentata da energia rinnovabile immagazzinata in batterie.

Le batterie immagazzinano l’energia rinnovabile quando è necessaria, non solo quando viene prodotta. Questo è fondamentale per ottenere il massimo dall’energia eolica e solare.

Le tradizionali batterie al piombo contengono una miscela di acido solforico e acqua. Pur essendo poco costose e realizzate con materiali facilmente reperibili, presentano gravi inconvenienti per l’uso industriale o su larga scala. Hanno una densità energetica molto bassa, che non è utile per immagazzinare i megawatt di energia necessari per alimentare una città.

Inoltre, hanno una bassa soglia di stabilità elettrochimica. Secondo Jiang, questo significa che possono esplodere. “L’acqua ha un limite di tensione. Una volta che la tensione di una batteria acquosa supera la finestra di stabilità di 1,5 volt, l’acqua può decomporsi o essere scissa in idrogeno e ossigeno, il che crea una miscela esplosiva e pericolosa”.

Jiang e i suoi studenti hanno quindi sviluppato una batteria senza acqua in grado di generare quasi 4 volt di potenza. Il nuovo progetto di Jiang non prevede l’uso di membrane di separazione, che sono tra le parti più costose di questo tipo di batterie.

“Le membrane sono molto costose” ed inoltre sono inefficienti, perché non riescono a sepaarare completamente gli anodi e i catodi. , ha detto Jiang. “Abbiamo sviluppato un nuovo tipo di materiale per l’accumulo di energia che migliora le prestazioni a un costo inferiore”. La membrana di separazione costituisce ciirca il 30% del costo della batteria  Ovviamente il gruppo di ricercatori ha presentato domande di brevetto provvisorie, per questo non vengono diffuse ancora molte notizie sul mezzo intermedio utilizzato in queste batterie.

“La strada da percorrere è ancora lunga”, ha detto Jiang. Ma ha detto che stiamo correndo verso una rivoluzione delle batterie nei prossimi 20 anni. “Sono fiducioso. C’è un’intensa attività di ricerca che sta spingendo i confini delle prestazioni delle batterie”.
I suoi studenti sono altrettanto entusiasti. Il dottorando e coautore dello studio Rabin Siwakoti ha detto che la batteria offre una maggiore densità energetica. “Quindi anche una batteria piccola può dare più energia”.

Ovviamente utilizzare una batteria al piombo comunque presenta dei problemi, anche per l’utilizzo dell’acido che, anche in assenza di liberazione di ossigeno e idrogeno e quindi in strutture sigillate, può presentare dei problemi.

Il coautore Soumalya Sinha, professore in visita all’UC, ha dichiarato che i Paesi stanno facendo a gara per sviluppare batterie più economiche ed efficienti. “Questo progetto riduce significativamente i costi dei materiali”, ha detto. “Stiamo cercando di ottenere le stesse prestazioni a un costo inferiore”. Perché proprio i costi eccessivi sono una delle ragioni della scarsa diffusione dellle energie rinnovabile.