Un team di scienziati ha sviluppato un nuovo elettrodo catalitico per le batterie di flusso in grado di accelerare la trasformazione delle coppie redox solfuro/polisolfuro e ioduro/triioduro, aumentandone efficienza cicli di carica e scarica
Nuovi progressi per le batterie di flusso al polisolfuro/ioduro
Non solo vanadio. Le batterie di flusso possono lavorare con una serie di coppie redox alternative e in grado di offrire una serie di vantaggi. Come ad esempio l’economicità offerta dalle coppie solfuro/polisolfuro e ioduro/triioduro. E’ nata così nel 2017 la prima batteria di flusso al polisolfuro/ioduro, un’unità capace di raggiungere una potenza di picco di 65 mW/cm2, prestazioni di ciclaggio costanti per oltre 200 cicli (circa 530 ore) e un’efficienza energetica stabilizzata di circa il 50%.
Numeri molto bassi ma comunque allettanti visto l’abbondanza e il basso costo di zolfo e iodio. Il dispositivo potrebbe tagliare drasticamente i costi rispetto al più costoso vanadio. A patto di aumentare le prestazioni energetiche. Impresa in cui si è cimentato un gruppo di chimici e ingegneri dell’Università del Guangxi. Il team ha sviluppato un nuovo tipo di elettrodo catalitico che ha permesso di portare in alto tutti i dati importanti. Dalla densità di potenza alla durata del ciclo, fino all’efficienza energetica.
Le sfide da risolvere
Gli scienziati cinesi sono riusciti ad andare al cuore del problema.
Le reazioni di trasferimento di carica multifase all’interno delle coppie redox solfuro/polisolfuro e ioduro/triioduro sull’elettrodo determinano un’elevata resistenza di polarizzazione e una scarsa reversibilità cinetica. Questi fattori determinano nella batteria di flusso un adsorbimento lento, una durata operativa limitata e una ridotta efficienza energetica.
La soluzione trovata? Realizzare un nuovo catodo. I ricercatori hanno messo a punto l’elettrodo a partire da un nanofoglio in 2D di MoS2, potenziato con atomi di CO e posti vacanti di zolfo. Il nuovo materiale è in grado di accelerare la l nuovo materiale potrebbe essere utilizzato per ottimizzare l’interfaccia, aumentare l’assorbimento dei reagenti e accelerare trasformazione delle coppie redox.
I test del nuovo catodo catalitico hanno dimostrato che le nuove batterie di flusso al polisolfuro/iodurosono sono in grado di raggiungere l’87,9% di efficienza quando funzionano a 20 mA/cm2. La batteria ha mostrato una densità di potenza di picco di 95,7 mW7/cm2 con un’efficienza energetica del 76,5% a 30 mA/cm2 funzionando per 50 cicli. A10 mA/cm2, l’unità ha mantenuto un funzionamento stabile a uno stato di carica del 10% per un massimo di 850 cicli.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications.
