La nuova batteria a flusso dura tutto l'anno con Simple Sugar

La nuova batteria a flusso utilizza lo zucchero semplice β-ciclodestrina per una formula abbondante e sostenibile di accumulo di energia di lunga durata.

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Quando i ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory del Dipartimento dell’Energia hanno deciso di migliorare le batterie a flusso, non stavano scherzando. Hanno ideato una soluzione a base di zucchero che può durare tutto l'anno e altro ancora. La scoperta potrebbe portare a nuovi sistemi di stoccaggio dell’energia a basso costo e di lunga durata in grado di eliminare l’energia fossile catturando l’energia eolica e solare per settimane, mesi o addirittura intere stagioni.

Le batterie a flusso non sono ancora diventate mainstream, ma stanno lentamente entrando nel mercato.

Le batterie agli ioni di litio rappresentano ancora lo standard di riferimento per i sistemi di accumulo dell’energia che possono essere ricaricati più e più volte. La tecnologia agli ioni di litio è adatta a tutti i tipi di dispositivi, dagli smartphone ai veicoli elettrici. Il problema si manifesta a livello di rete, quando è necessario lo stoccaggio dell’energia per appianare i problemi nella disponibilità di energia eolica o solare, o di entrambe.

Su questa scala, i banchi di batterie agli ioni di litio possono durare solo poche ore. Aggiungere più banchi per creare un effetto a cascata potrebbe aiutare ad allungare la sequenza temporale. Tuttavia, ciò comporta costi proibitivi, compreso il costo di gestione di un sistema così complesso.

Per fornire un accumulo di energia su scala industriale per l’intera giornata man mano che più energia eolica e solare entrano nella rete, una batteria a flusso è perfetta.

Le batterie a flusso sfruttano la capacità dei liquidi specializzati di creare una corrente elettrica quando scorrono uno accanto all'altro, separati da una sottile membrana. I liquidi vengono conservati in serbatoi fino al momento del bisogno, il che significa che la batteria di flusso può essere accesa o spenta rapidamente, a seconda delle necessità. L’aumento di scala non aumenta in modo apprezzabile la complessità di un sistema di batterie a flusso, poiché la scala dipende principalmente dalla dimensione dei serbatoi.

I progetti odierni delle batterie a flusso rappresentano un processo di miglioramento durato 50 anni che ha iniziato a prendere forma negli anni '70. Allora, la corrosione, le dimensioni, il peso, la tossicità e la bassa densità energetica erano tra i problemi da risolvere. Tuttavia, la scienza ama le sfide.

La NASA era in prima linea nel movimento. L’anno scorso, l’agenzia ha notato che la sua “batteria liquida” vecchia di decenni – realizzata solo con ferro, sale e acqua – ha ricevuto nuova vita dalla startup ESS per lo stoccaggio di energia di lunga durata. Anche aziende di ingegneria tradizionali come Cummins stanno lavorando per sviluppare una nuova generazione di batterie a flusso (vedi ulteriori informazioni su CleanTechnica qui).

Il contributo del Pacific Northwest National Laboratory è il primo utilizzo in assoluto della β-ciclodestrina, uno zucchero semplice derivato dall'amido, in una formula di batteria a flusso.

Gli zuccheri semplici sono composti solo da una o due molecole, a differenza dei carboidrati complessi come l'amido. Possono essere sintetizzati in laboratorio, fornendo un’alternativa più sostenibile ai materiali estratti per altre formule di batterie.

La β-ciclodestrina non è uno zucchero semplice. Si tratta di una singola molecola a forma di cono comunemente utilizzata nell'industria farmaceutica per fabbricare farmaci perché può ospitare altre molecole all'interno del cono finché la sua superficie esterna non si dissolve. Ciò fornisce ancora un altro vantaggio, in termini di avere una base di conoscenza della catena di fornitura pronta a portata di mano.

I ricercatori hanno anche scoperto ulteriori usi per la “cavità di legame” della β-ciclodestrina. Ad esempio, un team della Northwestern University sta utilizzando la β-ciclodestrina per sviluppare un processo ecologico per estrarre l’oro dal minerale.

Il team del PNNL si è concentrato sulla β-ciclodestrina perché era alla ricerca di un modo semplice per introdurre più fluorenolo nella batteria a flusso. Il fluorenolo è un derivato alcolico del fluorene che ha iniziato ad emergere nella nuova tecnologia delle batterie a flusso, inclusa la ricerca sotto l'egida del PNNL.

Apparentemente l’idea alla base della nuova ricerca era quella di incapsulare il fluorenolo in molecole di β-ciclodestrina, che si dissolverebbero una volta introdotte in una soluzione di batteria a flusso. Questo si è rivelato non un modo molto efficiente per fornire più fluorenolo, ma ha fatto sì che una discreta quantità di β-ciclodestrina si facesse strada nella batteria a flusso PNNL.