Batterie scorrevoli: per favore versami elettroni!
Test di guida

Batterie scorrevoli: per favore versami elettroni!

Batterie scorrevoli: per favore versami elettroni!

Scienziati dell'Istituto Fraunhofer in Germania stanno portando avanti un serio lavoro di sviluppo nel campo delle batterie elettriche, alternative a quelle classiche. Con la tecnologia del flusso redox, il processo di immagazzinamento dell'elettricità è davvero radicalmente diverso ...

Le batterie, che vengono caricate con liquido come carburante, vengono versate in un'auto con un motore a benzina o diesel. Può sembrare utopico, ma per Jens Noack del Fraunhofer Institute di Pfinztal, in Germania, questa è in realtà la vita di tutti i giorni. Dal 2007, il team di sviluppo in cui è coinvolto ha sviluppato questa forma esotica di batteria ricaricabile in pieno svolgimento. In effetti, l'idea di una batteria flow-through o cosiddetta flow-through redox non è difficile, e il primo brevetto in questo settore risale al 1949. Ciascuno dei due spazi cellulari, separati da una membrana (simile alle celle a combustibile), è collegato ad un serbatoio contenente uno specifico elettrolita. A causa della tendenza delle sostanze a reagire chimicamente tra loro, i protoni si spostano da un elettrolita all'altro attraverso la membrana e gli elettroni vengono diretti attraverso un consumatore di corrente collegato alle due parti, a seguito del quale scorre una corrente elettrica. Dopo un certo tempo, due serbatoi vengono svuotati e riempiti con elettrolita fresco, e quello usato viene “riciclato” presso le stazioni di ricarica.

Anche se tutto sembra fantastico, purtroppo ci sono ancora molti ostacoli all'uso pratico di questo tipo di batteria nelle auto. La densità energetica di una batteria redox con elettrolita al vanadio è di soli 30 Wh per chilogrammo, che è all'incirca uguale a quella di una batteria al piombo. Per immagazzinare la stessa quantità di energia di una moderna batteria agli ioni di litio da 16 kWh, al livello attuale della tecnologia redox, la batteria richiederà 500 litri di elettrolita. Oltre a tutte le periferiche, ovviamente, il cui volume è anche piuttosto grande: una gabbia necessaria per fornire una potenza di un kilowatt, come una scatola di birra.

Tali parametri non sono adatti per le auto, dato che la batteria agli ioni di litio immagazzina quattro volte più energia per chilogrammo. Tuttavia, Jens Noack è ottimista, perché gli sviluppi in questo settore sono solo all'inizio e le prospettive sono promettenti. In laboratorio, le cosiddette batterie al bromuro di polisolfuro di vanadio raggiungono una densità energetica di 70 Wh per chilogrammo e sono di dimensioni paragonabili alle batterie all'idruro metallico di nichel attualmente utilizzate nella Toyota Prius.

Ciò riduce della metà il volume richiesto dei serbatoi. Grazie a un sistema di ricarica relativamente semplice ed economico (due pompe pompano nuovo elettrolita, due aspirano elettrolito usato), il sistema può essere caricato in dieci minuti per fornire un'autonomia di 100 km. Anche i sistemi di ricarica rapida come quello utilizzato nella Tesla Roadster durano sei volte di più.

In questo caso, non sorprende che molte case automobilistiche si siano rivolte alla ricerca dell'Istituto e lo stato del Baden-Württemberg ha stanziato 1,5 milioni di euro per lo sviluppo. Tuttavia, ci vorrà ancora del tempo per raggiungere la fase della tecnologia automobilistica. “Questo tipo di batteria può funzionare molto bene con i sistemi di alimentazione fissi e stiamo già realizzando stazioni sperimentali per la Bundeswehr. Tuttavia, nel campo dei veicoli elettrici, questa tecnologia sarà adatta per l'implementazione tra circa dieci anni", ha affermato Noak.

Non sono necessari materiali esotici per la produzione di batterie redox a flusso continuo. Non sono necessari catalizzatori costosi come il platino utilizzato nelle celle a combustibile o polimeri come le batterie agli ioni di litio. L'alto costo dei sistemi di laboratorio, che raggiungono i 2000 euro per kilowatt di potenza, è dovuto unicamente al fatto che sono unici e realizzati a mano.

Nel frattempo, gli specialisti dell'istituto stanno progettando di costruire un proprio parco eolico, dove avverrà il processo di ricarica, ovvero lo smaltimento dell'elettrolita. Con il flusso redox, questo processo è più efficiente dell'elettrolisi dell'acqua in idrogeno e ossigeno e del loro utilizzo nelle celle a combustibile: le batterie istantanee forniscono il 75 percento dell'elettricità utilizzata per la ricarica.

Possiamo immaginare stazioni di ricarica che, insieme alla ricarica convenzionale dei veicoli elettrici, fungano da tamponi contro il carico di punta del sistema di alimentazione. Oggi, ad esempio, molte turbine eoliche nel nord della Germania devono essere spente nonostante il vento, poiché altrimenti sovraccaricherebbero la rete.

Per quanto riguarda la sicurezza, qui non c'è pericolo. “Quando si mescolano due elettroliti, si verifica un cortocircuito chimico che emette calore e la temperatura sale a 80 gradi, ma non succede nient'altro. Naturalmente, i liquidi da soli non sono sicuri, ma lo sono anche la benzina e il diesel. Nonostante il potenziale delle batterie redox a flusso continuo, i ricercatori del Fraunhofer Institute sono anche al lavoro per sviluppare la tecnologia agli ioni di litio ...

testo: Alexander Bloch

Batteria di flusso redox

Una batteria a flusso redox è in realtà un incrocio tra una batteria convenzionale e una cella a combustibile. L'elettricità scorre a causa dell'interazione tra due elettroliti, uno collegato al polo positivo della cellula e l'altro a quello negativo. In questo caso, uno dà ioni caricati positivamente (ossidazione) e l'altro li riceve (riduzione), da cui il nome del dispositivo. Raggiunto un certo livello di saturazione, la reazione si arresta e la carica consiste nel sostituire gli elettroliti con altri nuovi. I lavoratori vengono ripristinati utilizzando il processo inverso.

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