martedì 30 gennaio 2018

Innovazione tecnologica per le batterie a basso costo nello storage stazionario

Premettiamo a scanso di equivoci e illusioni infondate che le seguenti batterie non sarebbero adatte per essere utilizzate in alcune importanti applicazioni, come sulle automobili o i telefoni, ma non per questo la tecnologia è da considerare meno importante, anzi. 

Il loro punto di forza è proprio l'alternativa data dalle grandi installazioni fisse dove il peso e il volume è secondario ma dove è il costo  di primaria importanza, e la scalabilità. In tali applicazioni, una tecnologia economica potrebbe potenzialmente consentire una maggiore fruibilità delle fonti intermittenti di energia rinnovabile per accumulare energia quando richiesta rendendola sempre disponibile e, cosa di essenziale importanza, sostituendosi all'attuale dominate deleteria fonte fornita dai combustibili fossili.

In realtà la tecnologia non è nuova essendo stata inventata quasi cinquant'anni fa, ma grazie ad una nuova scoperta dai ricercatori del MIT potrebbe essere riportata di nuovo alla ribalta utilizzando  un nuovo tipo di membrana a rete metallica (è questa la novità) mantenendo la struttura conosciuta che si basa su elettrodi di sodio e cloruro di nichel. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Energy , dal team guidato dal professore del MIT Donald Sadoway, i dottori di ricerca Huayi Yin e Brice Chung e gli altri quattro ricercatori.
Anche se la batteria, con la chimica di base che utilizza un materiale di elettrodo sodio liquido,  è stata descritta nel 1968, non ha avuto un approccio pratico utile a causa di uno svantaggio significativo proprio a causa  della membrana costituita da una ceramica molto fragile, sottile come un foglio di carta troppo facilmente danneggiabile in condizioni operative reali della batteria. Solo  un paio di applicazioni industriali particolari sono risultate possibili. 

Quindi Sadoway e la sua squadra hanno lavorato su un approccio diverso, pensando una membrana rivestita da una rete metallica che rende l'insieme molto più resistente e anche più flessibile in grado di resistere agli stress di uso in sistemi di stoccaggio su scala industriale.
Sadoway considera questo un passo in avanti verso l'uso pratico  delle batterie  i cui vantaggi includono, l'utilizzo di abbondanti materie prime a basso costo, caratteristiche operative molto sicure, e la capacità di passare attraverso molti cicli di carica-scarica senza degradazione.
Alla fine, dopo aver sperimentato vari composti, la squadra ha trovato che la maglia di acciaio ordinario rivestito con una soluzione di nitruro di titanio potrebbe svolgere tutte le funzioni delle membrane ceramiche utilizzate in precedenza, ma senza i lati negativi rappresentati dalla fragilità riscontrata precedentemente. I risultati ottenuti potrebbero rendere possibile l'applicazione della membrana ad una intera famiglia di batterie conosciute che hanno come base materiali poco costosi e pratici, oltre che duraturi,  batterie ricaricabili su larga scala. Infatti l'utilizzo del nuovo tipo di membrana può essere applicato a una vasta gamma di batterie  chimiche a elettrodi fluidi  e apre nuove strade per la progettazione e aggiornamento tecnologico di batterie come le sodio-zolfo  o le sodio / nickel-cloruro.

Il lavoro potrebbe portare a batterie economiche sufficientemente grandi da permettere lo stoccaggio di energia su larga scala, su reti, stoccando energia variabile di intensità delle fonti di energia rinnovabili.

Vale ricordare però la premessa iniziale, le batterie non sono adatte per i veicoli elettrici e le piccole apparecchiature elettroniche come i telefonini o i droni e altri, ma con queste si apre un mondo davanti che per varie ragioni è forse molto più interessante.





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