Batterie di flusso organiche, il fluorenone sostituisce il vanadio

Dalle candele allo stoccaggio energetico: il fluorenone si trasforma in un composto redox reversibile grazie all’ingegneria molecolare. La ricerca del Pacific Northwest National Laboratory

Batterie di flusso
Credits: Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory

Le batterie di flusso organiche raggiungono un nuovo successo

(Rinnovabili.it) – Le batterie di flusso rappresentano una delle più interessanti alternative alla tecnologia ioni di litio sul fronte dell’accumulo di rete. La maggior parte di questi sistemi impiega il vanadio come coppie redox, metallo in grado di esistere in soluzione in 4 diversi stati di ossidazione; questo elemento, tuttavia, oltre ad essere raro e quindi costoso, è soggetto a importanti fluttuazioni di prezzo e presenta come ossido una moderata tossicità. 

Tra i sostituti in fase di studio, le molecole organiche rappresentano attualmente l’opzione più facilmente reperibile, rispettosa dell’ambiente ed economica. Tuttavia tali composti offrono una ridotta stabilità a lungo termine, finendo per esaurirsi più rapidamente del necessario. Gli scienziati del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), negli Stati Uniti, non hanno voluto demordere. E continuando a cercare tra i prodotti organici hanno trovato un’alternativa capace di centrare il bersaglio.

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Il team ha messo alla prova il fluorenone, composto organico aromatico già usato in un’ampia gamma di prodotti. Dai farmici antimalarici alle candele, passando per LED e moduli fv. Allo stato “naturale” questa molecola non è abbastanza solubile in acqua per essere impiegata nelle batterie di flusso. E, soprattutto, in soluzione acquose non mostra reversibilità redox, fattore fondamentale per questi dispositivi. Gli scienziati, guidati dal professor Wei Wang, hanno trasformato tramite l’ingegneria molecolare il fluorenone in un composto redox reversibile e solubile in acqua. 

Nei test di laboratorio, la batteria del PNNL – un piccolo dispositivo di appena 10 cm2 – ha funzionato ininterrottamente per 120 giorni. Terminando solo quando altre apparecchiature non correlate alla batteria stessa si sono fermate. L’unità ha attraversato 1.111 cicli completi di carica e scarica, l’equivalente di diversi anni di funzionamento in circostanze normali, perdendo meno del 3% della sua capacità iniziale. Ovviamente il prototipo ha una potenza di appena 500 mW, del tutto insufficienti sul lato pratico. Ma la minuscola struttura incarna un’enorme promessa: la sua densità di energia è più del doppio di quella delle batterie al vanadio in uso oggi e i suoi componenti chimici sono economici e ampiamente disponibili. La ricerca è stata pubblicata su Science (testo in inglese).

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