Batteria organica ad acqua: stoccare l'energia con ritrovati naturali
La nuova frontiera per lo stoccaggio dell'energia è rappresentata da un'innovativa batteria organica ad acqua, con un impatto ambientale vicino allo zero. La ricerca, condotta nell'University of Southern California (USC) e finanziata, fino ad oggi, dal programma ARPA-E, può rivoluzionare completamente il settore dell'industria energetica, non solo degli Stati Uniti ma anche del resto del mondo.
Secondo quanto dichiarato da Sri Narayan, professore di chimica e responsabile del progetto, una delle problematiche più grandi, riscontrate fino ad oggi nell'ambito delle rinnovabili, è rappresentata dalla raccolta e dalla conservazione dell'energia prodotta, da impiegare in un secondo tempo. Attualmente, sono utilizzate le batterie al litio, costose e di breve durata. Infatti, il loro ciclo di vita è stimato intorno a un anno, circa mille cicli di ricarica. Inoltre, lo studioso ha tenuto a sottolineare che in futuro, quando questi sistemi di accumulo saranno usati su vasta scala e in grandi formati, il ricorso a sostanze chimiche e a metalli inquinanti per la loro costruzione diventerà un problema di grossa portata, dato il carico di tossicità.
Ne deriva, di conseguenza, il bisogno di individuare delle soluzioni alternative ed ecologiche, in grado di offrire elevati standard di efficienza. In virtù di tali considerazioni, Sri Narayan ha iniziato con il suo team gli studi e le sperimentazioni, fino ad arrivare alla realizzazione dei primi prototipi della citata batteria organica ad acqua.
I primi passi dei ricercatori si sono incentrati sul trovare un valido sostituto dei metalli e dei composti chimici necessari a creare la reazione chimica che conduce all'immagazzinamento dell'energia. Dopo diversi test, la scelta ha premiato i chinoni naturali, composti organici presenti nelle piante, in alcuni animali e nei batteri. Essi sono anche coinvolti nella fotosintesi clorofilliana e nella respirazione cellulare. Nello specifico, la nuova batteria si avvale di una versione adattata del benzochinone, in grado di sciogliersi in acqua. È il benzochinone a svolgere la parte elettroattiva.
Dunque, la batteria della USC è diversa rispetto a quelle comunemente usate, ad esempio, nei cellulari o nei computer portatili. E' stata progettata per applicazioni stazionarie, come quelle della rete elettrica. Non si potrà, di conseguenza, trovarla nelle automobili e negli altri dispositivi portatili.
(Un membro del team di ricerca al lavoro. Fonte gigaom)
I vantaggi di una simile tecnologia sono svariati. Tra i più importanti, abbiamo:
- la maggiore economicità;
- la flessibilità;
- una durata più lunga. In proposito, Sri Narayan ha precisato che la sua batteria organica ha un periodo di vita di circa quindici anni, equivalente, più o meno, a 5 mila cicli di ricarica.
(Dettaglio della strumentazione usata per la ricerca sulla batteria organica. Fonte gigaom)
Ma come funziona la batteria organica? Partiamo innanzitutto da quella convenzionale. Essa consta di un elettrodo con un anodo e un catodo, posti su entrambi i lati di questo. Quando la batteria viene collegata a un dispositivo, si verificano delle reazioni chimiche che generano elettricità. Ebbene, le batterie organiche hanno una struttura a flusso redox, con due serbatoi contenenti materiali elettroattivi sciolti in acqua. Le soluzioni sono immesse in una cella contenente gli elettrodi che rilasciano l'energia. Qui è anche presente una membrana che separa i due fluidi. La particolarità della batteria risiede, inoltre, nella possibilità di progettare i due serbatoi delle dimensioni più adeguate all'impianto. Ciò significa che possono essere più grandi e accumulare una maggiore quantità di energia. La cella centrale, infine, può essere modificata e programmata per rilasciare energia a velocità diverse.
Al momento, la batteria organica ad acqua è ancora in fase di studio e sperimentazione ma ci sono ottime possibilità, dati i risultati ottenuti, che sia messa in commercio. Indubbiamente, la sua diffusione rappresenterebbe un passo importante non solo per lo stoccaggio dell'energia ma per l'intero settore delle rinnovabili. In particolare per le industrie green, eoliche o solari, sempre più sottopressione per quanto riguarda la loro capacità di fornire l'energia richiesta dai clienti.
