Batterie fluenti: per piacè versate elettroni per mè!

I scienziati di l'Istitutu Fraunhofer in Germania stanu realizendu un travagliu di sviluppu seriu in u campu di e batterie elettriche, alternative à quelle classiche. Cù a tecnulugia di flussu redox, u prucessu di almacenamentu di l'electricità hè veramente radicalmente diversu ...

E batterie, chì sò caricate di liquidu cum'è carburante, sò versate in una vittura cù un mutore à benzina o diesel. Pò parè utopicu, ma per Jens Noack di l'Istitutu Fraunhofer in Pfinztal, Germania, questu hè in realtà a vita d'ogni ghjornu. Dapoi u 2007, a squadra di sviluppu induv'ellu hè implicatu hà sviluppatu sta forma esotica di batteria ricaricabile in pienu sviluppu. In realtà, l'idea di una batteria redox flow-through o chjamata flow-through ùn hè micca difficiule, è u primu brevettu in questa zona risale à u 1949. Ognunu di i dui spazi di cellule, separati da una membrana (simile à e celle di combustibile), hè cunnessu à un reservoir chì cuntene un elettrolitu specificu. A causa di a tendenza di e sostanze à reagisce chimicamente l'una cù l'altra, i protoni si spostanu da un elettrolitu à l'altru attraversu a membrana, è l'elettroni sò diretti attraversu un consumatore attuale cunnessu à e duie parti, per via di u quale scorre una corrente elettrica. Dopu un certu tempu, dui serbatoi sò drenati è riempiti d'elettrolita fresca, è quellu adupratu hè "riciclatu" in e stazioni di ricarica.

Mentre chì questu tuttu pare bellu, sfurtunatamenti ci sò sempre assai ostaculi à l'usu praticu di stu tipu di bateria in vitture. A densità di l'energia di una bateria redox di l'elettroliti di vanadiu hè in a gamma di solu 30 Wh per kilogramu, chì hè quasi u listessu cum'è quella di una batteria di piombo à l'acidu. Per almacenà a listessa quantità di energia cum'è una moderna batteria di lithium-ion 16 kWh, à u livellu attuale di a tecnulugia redox, a bateria necessitarà 500 litri d'elettroliti. In più di tutti i periferichi, sicuru, u voluminu di quale hè ancu abbastanza grande - una cage necessaria per furnisce una putenza di un kilowatt, cum'è una scatula di cerveza.

Tali parametri ùn sò micca adatti per e vitture, postu chì a batteria di ioni di litiu immagazzina quattru volte più energia per chilugrammu. Tuttavia, Jens Noack hè ottimistu, perchè l'evoluzioni in questa zona sò appena principiate è e prospettive sò prometenti. In laburatoriu, e cosiddette batterie à bromuru di polisulfuru di vanadiu ottenenu una densità di energia di 70 Wh per chilugrammu è sò paragunevuli in grandezza à e batterie à l'idruru di metallo nichel aduprate attualmente in u Toyota Prius.

Queste riduce u voluminu necessariu di cisterne à metà. Grazie à un sistema di carica relativamente simplice è economicu (duie pompe ponenu un novu elettrolitu, duie aspiranu l'elettrolitu adupratu), u sistema pò esse caricatu in dece minuti per furnisce una autonomia di 100 km. Ancu i sistemi di ricarica rapida cum'è quella aduprata in u Tesla Roadster duranu sei volte più.

In questu casu, ùn hè micca surprisante chì parechje cumpagnie di l'automobile si vultonu à a ricerca di l'Istitutu, è u statu di Baden-Württemberg hà attribuitu 1,5 milioni d'euros per u sviluppu. Tuttavia, ci sarà sempre tempu per ghjunghje à a fase di a tecnulugia di l'automobile. "Stu tipu di batteria pò travaglià assai bè cù sistemi di energia stazionaria, è avemu digià fattu stazioni sperimentali per a Bundeswehr. Tuttavia, in u campu di i veiculi elettrici, sta tecnulugia serà adattata per l'implementazione in circa deci anni ", disse Noak.

I materiali esotici ùn sò micca richiesti per a produzzione di batterie redox à flussu. Ùn sò micca necessarii catalizatori cari, cum'è u platinu, aduprati in e pile à combustibile, o polimeri, cum'è e batterie à ioni di litiu. U costu elevatu di i sistemi di laburatoriu, chì righjunghji 2000 euro per kilowatt di putenza, hè solu per u fattu chì sò unichi è sò fatti à a manu.

Intantu, i spezialisti di l'istitutu prughjettanu di custruisce u so propiu parcu di u ventu, induve u prucessu di carica, vale à dì, l'eliminazione di l'elettroliti, si farà. Cù u flussu redox, stu prucessu hè più efficau ch'è l'elettrolisi di l'acqua in l'idrogenu è l'ossigenu è l'utilizanu in e celle di carburante - e batterie instantani furnisce u 75 per centu di l'electricità utilizata per a carica.

Pudemu prevede stazioni di ricarica chì, inseme cù a ricarica convenzionale di veiculi elettrichi, servenu da tampone contr'à a carica massima di u sistema di energia. Oghje, per esempiu, assai turbine eoliche in u nordu di a Germania devenu esse spente malgradu u ventu, altrimenti si sovraccaricherebbe a rete.

Per ciò chì tocca à a securità, ùn ci hè nisun periculu. «Quandu si mischjanu dui elettroliti, si face un cortocircuitu chimicu chì dà calore è a temperatura cresce à 80 gradi, ma ùn passa nunda più. Benintesa, i liquidi solu ùn sò micca sicuri, ma mancu a benzina è u diesel. Malgradu u putenziale di e batterie redox à flussu, i circadori di l'Istitutu Fraunhofer sò ancu à u travagliu di sviluppà a tecnulugia di ioni di litiu ...

testu: Alessandro Bloch

Flussu Redox di Batteria

Una batteria di flussu redox hè in realtà un incruciamentu trà una batteria cunvinziunali è una pila di carburante. L'electricità scorri per l'interazzione trà dui elettroliti - unu cunnessu à u polu pusitivu di a cellula è l'altru à u negativu. In questu casu, unu dà ioni carica positivamente (ossidazione), è l'altru li riceve (riduzzione), da quì u nome di u dispusitivu. Quandu un certu livellu di saturazione hè righjuntu, a reazione si ferma è a carica hè di rimpiazzà l'elettroliti cù quelli freschi. I travagliadori sò restaurati cù u prucessu inversu.