La vita dei nostri strumenti elettronici necessita di una durata sempre crescente.Infatti, il problema della durata delle pile si fa sempre più urgente, specialmente per i nostri apparecchi elettronici di ogni giorno. La ricerca continua a progredire in tal senso ed ora ha sviluppato una “super batteria” a flusso solare. Ecco il futuro delle batterie a flusso solare.
La nuova batteria ha visto la luce attraverso una collaborazione tra le Università di Sydney, del Nuovo Galles del Sud e del Wisconsin a Madison. Il team di ricercatori ha messo a punto una nuova power cell in grado di immagazzinare elettricità per poterla poi utilizzare all’occorrenza sfruttando la luce del Sole.
L’intero processo viene “portato a termine” da un singolo dispositivo, formato da celle solari tandem costituite da silicio-perovskite e da alcuni particolari componenti chimici.
Il dispositivo è una batteria a flusso che sfrutta l’energia solare, ovvero una pila ricaricabile che converte energia chimica in elettrica. In questo accumulatore gli elettroliti sono immersi in alcune sostanze elettroattive e sono in genere contenuti esternamente e vengono immessi nella cella. Infatti, questa tipologia di pile può tornare nuovamente funzionante se l’elettrolita liquido viene opportunamente sostituito, come si farebbe con un serbatoio di carburante qualsiasi.
I ricercatori hanno creato un accumulatore che nasce da un connubio tra produzione e stoccaggio e che unisce la tecnologia delle celle fotovoltaiche con quella delle flow battery. Il progetto preso in considerazione dal team del Wisconsin ha un valore rimarchevole perché presenta un enorme improvement nell’efficienza di conversione. Questo è dovuto al fatto che la pila è stata “creata” partendo da celle solari in silicio che sono state inserite assieme con materiali avanzati in un’unica apparecchiatura.
In genere le batterie a flusso solare si contraddistinguono per l’opportunità di poterne settare i parametri elettrici e per lo stoccaggio esterno dell’elettrolita che essendo dislocato, contribuisce a prevenire i fenomeni di autoscarica. Infatti, a differenza delle altre tipologie di pile, questo tipo di condensatori utilizzando questo sistema di storage esterno forniscono un layout flessibile e un ciclo di vita pressoché illimitato. Tuttavia, anche se nelle batterie a flusso i componenti di potenza ed energia sono separati, sono molto più complesse da realizzare e sono in genere meno potenti.
Il lavoro del team di ricerca è stato pubblicato il 13 luglio sulla rivista Nature Materials e presenta una svolta rivoluzionaria in quanto potrebbe fornire una soluzione ai “difetti” che questo tipo di accumulatori presenta.
Infatti, anche se le flow battery presentano un’alta tolleranza di sovraccarico, tempi di risposta rapidi ed esigenze di manutenzione molto basse, richiedono componenti elettronici sofisticati come sensori, unità di controllo e vasche di contenimento secondarie.
I ricercatori hanno dunque creato un upgrade ad alta efficienza che potrebbe essere sfruttato anche su larga scala. Gli scienziati hanno utilizzato le perovskiti, che forniscono un’efficienza di conversione pari circa al 25%, assieme con il silicio per creare delle celle solari tandem, creando inoltre un ulteriore strato protettivo sulla superficie. Il “trucco” sta nell’aver selezionato un paio di sostanze, disciolte in una soluzione acquosa, tramite le quali lavorare con un’efficienza massima e ad una tensione ideale sfruttando la modellazione teorica. Il risultato è impressionante: un’efficienza pari al 20%, ovvero un risultato che fornisce un rendimento del 40% superiore a tutte le batterie finora create.
A cura di Luisa Bizzotto.