Uno dei maggiori inconvenienti dei veicoli elettrici - che richiedono ore e ore per caricarsi - potrebbe essere cancellato da un nuovo tipo di batteria liquida che è circa dieci volte più denso di energia rispetto ai modelli esistenti, secondo il professor Lee Cronin, la Regius Chair of Chemistry presso l'Università di Glasgow, UK.

Cosa c'è di così speciale in questo liquido, o flusso, batteria?

"Un normale veicolo elettrico ha una batteria solida, e quando si esaurisce devi ricaricarlo collegandolo a una presa di corrente. Questo richiede circa mezz'ora se trovi un caricabatterie rapido in una stazione di servizio autostradale, o fino a 12 ore a casa. La nostra batteria, però, è costituito da un liquido anziché da un solido. Se esaurisci la carica, in linea di principio potresti pompare il liquido esaurito e, come un normale veicolo a benzina o diesel, riempirlo con liquido già caricato. E ci vorrebbero pochi minuti".

Come funziona?

"La parte di una batteria che contiene la carica è nota come elettrolita e quando è costituita da un solido è inserita tra due elettrodi. Quando si utilizza la batteria, avviene una reazione chimica all'interno dell'elettrolita, e la carica passa da un elettrodo all'altro fino all'esaurimento dell'elettrolita. Poi si carica la batteria, forzando la carica nella direzione opposta attraverso gli elettrodi, fino a quando il sistema non viene ricaricato.

"Una batteria a flusso è diversa. Qui, perché l'elettrolita è costituito da un liquido, può essere conservato in un serbatoio, e pompato oltre gli elettrodi durante il funzionamento. Perché hai molto più elettrolita a cui attingere, una batteria a flusso può produrre molta energia:ottieni più soldi per il tuo dollaro."

Quindi è sempre la stessa reazione chimica che produce l'elettricità, ma sta avvenendo in un flusso continuo di liquido piuttosto che in un solido?

"Esatto. Inoltre, perché l'elettrolita è un semplice sale inorganico in acqua, è possibile controllare l'invecchiamento. All'interno di un normale, batteria al litio, il sistema solido si degrada nel tempo in modo che la carica fatica a muoversi avanti e indietro. Questo è il motivo per cui le batterie al litio durano solo per un certo numero di cicli di carica-scarica. Nella nostra batteria a liquido inorganico, però, questo processo di invecchiamento non avviene allo stesso modo, perché il sale inorganico è molto stabile."

Perché nessuno ha mai pensato di utilizzare le batterie a flusso nelle auto elettriche prima?

"Le batterie a flusso sono in circolazione da molto tempo, ma il loro problema principale è stata una scarsa densità energetica. In altre parole, anche se potresti produrre molto potere, avevi bisogno di un serbatoio di elettrolita molto grande per erogarlo, troppo grande per le applicazioni mobili.

"Come chimico, Sono stato interessato a come possiamo ottenere più elettroni - più carica - in un volume di spazio. Quest'anno, io e i miei colleghi abbiamo scoperto che se ottenessimo un elettrolita da una concentrazione molto elevata di un ossido di metallo, è stato in grado di assorbire molta più carica di quanto ci aspettassimo. Il risultato è stato una batteria a flusso con una densità energetica circa dieci volte superiore a quella raggiunta in precedenza:225 wattora per litro, con possibilità fino a 1, 000 wattora per litro. Mi sono improvvisamente reso conto che con questa densità di energia, l'applicazione ai veicoli potrebbe essere possibile."

Come si confrontano le prestazioni con le attuali batterie all'interno dei veicoli elettrici?

"Un modello di Tesla 3, Per esempio, ha una batteria da 70 chilowattora. Per avere la stessa capacità, avremmo bisogno di almeno 70 litri della versione migliore della nostra batteria, che è circa la stessa dimensione del serbatoio del carburante di un'auto a benzina".

Quanto sarebbe difficile da attuare in pratica?

"Non c'è motivo per cui una batteria di flusso non possa essere adattata a un veicolo elettrico esistente, purché generi lo stesso output e occupi lo stesso spazio. Nel frattempo, tutte le stazioni di servizio del mondo hanno pompe, e sono abituati a maneggiare liquidi, quindi molte infrastrutture sono già presenti. I liquidi che usiamo sono corrosivi, ma è possibile prendere in considerazione il retrofit delle tubazioni per far fronte a questo. Forse i serbatoi di stoccaggio dovrebbero essere aggiornati, ma aggiornare qualcosa è molto più economico che costruire infrastrutture completamente nuove. Il vantaggio principale è che i nostri elettroliti sono verdi:quelli esauriti possono essere ricaricati, si spera utilizzando elettricità rinnovabile, e dato al prossimo cliente."

Cosa ci impedisce di farlo in questo momento?

"C'è un sacco di ingegneria da fare, per assicurarsi che possa funzionare in modo sicuro e affidabile. Attualmente, stiamo trasferendo le nostre conoscenze dal laboratorio a un banco di prova, e lo sviluppo di un prototipo. Vogliamo verificare che stiamo ottenendo le densità di energia che ci aspettiamo, e che la meccanica del pompaggio funzioni. Se avessi tutti i soldi, Potrei immaginare tre passaggi:costruire un prototipo per validare tutte le lavorazioni e ottimizzare l'efficienza, costruirne un altro da utilizzare in un'applicazione fissa, e alla fine l'ho messo in macchina.

"Spero che altre persone ora adottino questa idea, e trattarlo seriamente a causa della maggiore densità di energia. Grandi aziende di tutto il mondo si sono già messe in contatto, e devo solo elaborare la migliore linea d'azione. Sono un professore universitario, quindi il mio lavoro è capire come funziona l'universo, ma non ho paura di fare un po' di ingegneria se c'è il potenziale per risolvere un problema enorme, se i fondi per la visione fossero disponibili."