Scienziati negli Stati Uniti e in Arabia Saudita hanno sfruttato le capacità di una cella solare e di una batteria in un unico dispositivo:una "batteria a flusso solare" che assorbe la luce solare e la immagazzina in modo efficiente come energia chimica per un uso successivo su richiesta. La loro ricerca, pubblicato il 27 settembre sulla rivista chimica , potrebbe rendere l'elettricità più accessibile nelle regioni remote del mondo.

Mentre la luce solare ha guadagnato sempre più interesse come fonte di energia pulita e abbondante, ha un'ovvia limitazione:c'è solo così tanta luce solare al giorno, e alcuni giorni sono molto più soleggiati di altri. Per mantenere l'energia solare pratica, ciò significa che dopo che la luce solare è stata convertita in energia elettrica, deve essere memorizzato. Normalmente questo richiede due dispositivi, una cella solare e una batteria, ma la batteria a flusso solare è progettata per funzionare come entrambi.

"Rispetto alla conversione separata dell'energia solare e ai dispositivi di accumulo di energia elettrochimica, combinando le funzioni di dispositivi separati in un unico, dispositivo integrato potrebbe essere un più efficiente, scalabile, compatto, e conveniente approccio all'utilizzo dell'energia solare, "dice Song Jin, professore di chimica all'Università del Wisconsin-Madison. Jin e il suo team hanno sviluppato il dispositivo in collaborazione con Jr-Hau He, professore di ingegneria elettrica presso la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Arabia Saudita.

La batteria a flusso solare ha tre diverse modalità. Se l'energia è necessaria subito, può agire come una cella solare e convertire immediatamente la luce solare in elettricità. Altrimenti, il dispositivo può assorbire l'energia solare di giorno e immagazzinarla come energia chimica per fornirla in seguito come elettricità quando scende la notte o il cielo diventa nuvoloso. Il dispositivo può anche essere caricato da energia elettrica se necessario, proprio come una normale batteria. Il modello di batteria a flusso solare più recente del team è in grado di immagazzinare e fornire elettricità dall'energia solare in modo più efficiente di qualsiasi altro dispositivo integrato attualmente esistente.

Jin crede che la batteria a flusso solare possa aiutare a trascendere i limiti della rete elettrica rendendo l'elettricità più prontamente disponibile per le persone che vivono nelle aree rurali e fornendo una fonte di energia alternativa quando i sistemi elettrici tradizionali falliscono.

"Queste batterie a flusso solare integrate saranno particolarmente adatte come sistemi di conversione e accumulo dell'energia solare distribuiti e autonomi in località remote e consentiranno una pratica elettrificazione off-grid, "dice Jin.

La produzione delle attuali batterie a flusso solare è ancora troppo costosa per i mercati del mondo reale, ma Jin crede nei design più semplici, materiali più economici delle celle solari, e i progressi tecnologici potrebbero aiutare a ridurre i costi in futuro. E mentre il modello attuale è relativamente abbastanza efficiente, il team ha in programma di migliorare ulteriormente il suo design. Parte della tensione del dispositivo attuale andrà ancora sprecata, il che significa che gli scienziati potrebbero dover modificare le specie redox e i materiali dei fotoelettrodi che lavorano in tandem per convertire l'energia solare in ingresso in uscita elettrica. Ma Jin crede che, con ulteriori ricerche, le batterie a flusso solare potrebbero presto essere pratiche.

"Riteniamo che alla fine potremmo raggiungere un'efficienza del 25% utilizzando materiali solari emergenti e nuova elettrochimica, " dice Jin. "A questa gamma di efficienza, senza utilizzare le costose celle solari, dovrebbe essere abbastanza competitivo con altre tecnologie di energia rinnovabile. Quindi penso che la commercializzazione potrebbe essere possibile".