Un team del MIT ha sviluppato un nuovo materiale per elettrodi paragonabile per consistenza al gelato, che gli scienziati credono possa essere integrato in una batteria “semi-solida” per immagazzinare energia rinnovabile a buon mercato. Le batterie a flusso sono una proposta particolarmente allettante quando si tratta di stoccaggio di energia rinnovabile, in quanto sono flessibili, scalabili e molto più economiche di quelle agli ioni di litio. Questi dispositivi immagazzinano la loro energia in un liquido tenuto in due serbatoi, raccogliendolo o rilasciandolo mentre i liquidi passano ioni attraverso una membrana speciale che trasforma l’energia chimica in elettricità.

Poiché la capacità di stoccaggio del sistema può essere aumentata semplicemente aumentando le dimensioni dei serbatoi e quindi la quantità di elettrolita liquido che possono contenere, le batterie a flusso possono offrire un modo per immagazzinare grandi quantità di energia rinnovabile a costi relativamente bassi. Un altro vantaggio è che possono potenzialmente immagazzinare questa energia per diversi mesi alla volta, colmando inevitabili lacune nella fornitura intermittente offerta da solare ed eolico.

I ricercatori del MIT hanno deciso di progettare e costruire una forma più economica di batteria a flusso che utilizza sostanze chimiche più economiche rispetto agli attuali candidati, come le batterie a flusso redox che si basano sul vanadio. Il team ha condotto ampi esperimenti in laboratorio alla ricerca di un conduttore elettrico più economico, approdando infine a una ricetta composta da una miscela di fanghi con una consistenza paragonabile alla melassa che sembra offrire le proprietà desiderabili.

La formula vincente, con una texture simile al gelato, è costituita da una densa miscela nera contenente particelle disperse di biossido di manganese (MnO2) con un additivo elettricamente conduttivo in nerofumo. Quando la miscela viene pompata dai serbatoi verso la membrana, il nerofumo reagisce con una soluzione di zinco conduttivo per convertire in modo efficiente l’energia chimica in elettricità.

Il team ha messo a confronto una batteria a flusso semi-solido con questa miscela con altri sistemi di accumulo di energia, cercando di vedere come si comportavano in termini di costi operativi. Poiché il nuovo sistema utilizza una miscela vischiosa simile alla melassa, al posto delle soluzioni acquose presenti nelle batterie a flusso convenzionali, richiede più energia per pomparlo dal serbatoio alla membrana. Ma anche tenendo conto di questo, gli scienziati affermano che la loro nuova batteria a flusso semi-solido ha funzionato bene.

Hanno calcolato i costi di capitale di esecuzione su durate di otto, 24 e 72 ore e hanno scoperto che per qualsiasi immagazzinamento che dura più di un giorno il design è risultato vincente rispetto ad una batteria a flusso redox al vanadio e ad una batteria agli ioni di litio.

Secondo i ricercatori scenari diversi potrebbero richiedere soluzioni diverse, con il litio che offrirebbe una buona opzione di backup per periodi di otto ore o meno, ma costoso per un periodo più lungo, così come, invece, l’idrogeno risulta costoso per lo stoccaggio a breve termine mentre può essere conveniente per periodi più lunghi. Il team prevede di continuare a sviluppare il nuovo sistema di batterie per capire dove potrebbe risultare utile in questa lineup.