Come stoccare l’energia rinnovabile con materiali economici e abbondanti, una soluzione possibile la batteria alluminio-zolfo
Una delle questioni più complesse per ricercatori e ingegneri impegnati nella realizzazione di sistemi stoccaggio vantaggiosi per lo sfruttamento delle energie rinnovabili è il reperimento di materiali economici e diffusi. Le batterie al litio, per esempio, degli impianti eolici sono ancora molto costose. E il componente principale per il loro funzionamento, il litio appunto, poco reperibile.
Una delle soluzioni proposte viene da una ricerca condotta da un gruppo internazionale di ricercatori guidato da Quanquan Pang della School of Materials Science and Engineering della Peking University e da Donald Sadoway del Department of Materials Science & Engineering del Massachusetts Institute of Technology (MIT). Si tratta di una batteria composta da zolfo, alluminio e sali di cloro-alluminato.
Nel loro studio pubblicato su nature i ricercatori spiegano che il loro intento era individuare dei materiali economici e largamenti diffusi che potessero essere utilizzati su piccola scala nelle batterie per le automobili elettriche, ad esempio, al posto di quelle al litio. Questo materiale è molto costoso. In più le batterie agli ioni di litio comprendono un elettrolita infiammabile che le rende non adatte per il trasporto su ruote.
La scelta per i materiali che compongono gli elettrodi è caduta sullo zolfo e sull’alluminio, minerali facilmente reperibili e a buon mercato. Il primo come prodotto di scarto dei processi di raffinazione degli idrocarburi, il secondo molto diffuso in natura e ampiamente riciclabile. Gli scienziati, invece, hanno utilizzato come elettrolito il sale di cloro-alluminato. Non è infiammabile e ha un punto di fusione vicino alla temperatura di ebollizione dell’acqua.
Energia rinnovabile, i vantaggi della batteria alluminio – zolfo
Il vantaggio delle nuove batterie secondo gli studiosi è che “potrebbero sopportare centinaia di cicli a velocità di carica eccezionalmente elevate, con un costo previsto per cella di circa un sesto di quello di celle agli ioni di litio comparabili.” Inoltre, “la velocità di ricarica dipendeva fortemente dalla temperatura di lavoro: a 110 gradi Celsius si mostravano 25 volte più veloci che a 25° C“.
Altro aspetto molto importante è la scoperta che il cloro-alluminato non crea il problema dei dendriti. Questi causano i corto circuiti nelle batterie al litio, mettendo in contatto gli elettrodi. A questa caratteristica si aggiunge il fatto che “questa super batteria economica non richiede alcuna fonte di calore esterna per mantenere la sua temperatura di esercizio”. Il calore viene prodotto naturalmente elettrochimicamente dalla carica e dallo scarico della batteria”.
Le caratteristiche di questa tecnologia la rendono perfetta come batteria per gli impianti di generazione solare, necessari a fornire l’energia a una casa, o piccole e medie imprese. Ciò proprio per il calore sviluppato nei cicli di carica-inattività-scarica-inattività. Il quale garantisce il funzionamento dell’impianto di stoccaggio. In piu, secondo Sadoway “la scala ridotta delle batterie alluminio-zolfo le renderebbe pratiche anche per utilizzarle come stazioni di ricarica per veicoli elettrici.”
Dunque una è disponibile una possibilità in più verso il superamento dei fossili come combustibili. A riprova che vi sono opportunità offerte dalla ricerca per portare il mondo fuori dall’epoca del petrolio e in direzione di un’economia ecologica. Sta ai responsabili politici la volontà di coglierle.