Una nuova combinazione di materiali sviluppata dai ricercatori di Stanford potrebbe aiutare nello sviluppo di una batteria ricaricabile in grado di immagazzinare le grandi quantità di energia rinnovabile creata attraverso fonti eoliche o solari. Con ulteriore sviluppo, la nuova tecnologia potrebbe fornire rapidamente energia alla rete elettrica, economico e a temperature ambiente normali.

La tecnologia, un tipo di batteria nota come batteria a flusso, è stata a lungo considerata un probabile candidato per lo stoccaggio di energia rinnovabile intermittente. Però, fino ad ora i tipi di liquidi che potrebbero produrre la corrente elettrica sono stati limitati dalla quantità di energia che potrebbero fornire o hanno richiesto temperature estremamente elevate o hanno utilizzato sostanze chimiche molto tossiche o costose.

assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali a Stanford William Chueh, insieme al suo dottorato di ricerca gli studenti Antonio Baclig e Jason Rugolo, ora un cercatore di tecnologia presso la filiale di ricerca di Alphabet X Development, deciso di provare sodio e potassio, che mescolati formano un metallo liquido a temperatura ambiente, come fluido per il lato donatore di elettroni – o negativo – della batteria. Teoricamente, questo metallo liquido ha almeno 10 volte l'energia disponibile per grammo degli altri candidati per il fluido dal lato negativo di una batteria a flusso.

"Abbiamo ancora molto lavoro da fare, " disse Baclig, "ma questo è un nuovo tipo di batteria a flusso che potrebbe consentire in modo conveniente un uso molto più elevato dell'energia solare ed eolica utilizzando materiali abbondanti sulla Terra".

Il gruppo ha pubblicato il proprio lavoro nel numero del 18 luglio di Joule .

Separare i lati

Per utilizzare il polo negativo in metallo liquido della batteria, il gruppo ha trovato una membrana ceramica adatta fatta di potassio e ossido di alluminio per mantenere separati i materiali negativi e positivi, consentendo il flusso di corrente.

I due progressi insieme hanno più che raddoppiato la tensione massima delle batterie a flusso convenzionali, e il prototipo è rimasto stabile per migliaia di ore di funzionamento. Questa tensione più elevata significa che la batteria può immagazzinare più energia per le sue dimensioni, che riduce anche il costo di produzione della batteria.

"Una nuova tecnologia delle batterie ha così tante diverse metriche prestazionali da soddisfare:costo, efficienza, dimensione, tutta la vita, sicurezza, eccetera., " ha detto Baclig. "Pensiamo che questo tipo di tecnologia abbia la possibilità, con più lavoro, per incontrarli tutti, ecco perché ne siamo entusiasti".

Miglioramenti in vista

Il team di Stanford Ph.D. studenti, che oltre a Baclig include Geoff McConohy e Andrey Poletayev, hanno scoperto che la membrana ceramica impedisce in modo molto selettivo al sodio di migrare verso il lato positivo della cellula, un aspetto fondamentale se la membrana avrà successo. Però, questo tipo di membrana è più efficace a temperature superiori a 200 gradi Celsius (392 F). Alla ricerca di una batteria a temperatura ambiente, il gruppo ha sperimentato una membrana più sottile. Ciò ha aumentato la potenza del dispositivo e ha dimostrato che il perfezionamento del design della membrana è un percorso promettente.

Hanno anche sperimentato quattro diversi liquidi per il lato positivo della batteria. I liquidi a base acquosa hanno rapidamente degradato la membrana, ma pensano che un'opzione non a base d'acqua migliorerà le prestazioni della batteria.