Ricercatori in WMG presso l'Università di Warwick, in collaborazione con l'Imperial College di Londra, hanno trovato un modo per migliorare le batterie a flusso ibrido e il loro uso commerciale. Il nuovo approccio può immagazzinare elettricità in queste batterie per durate molto lunghe per circa un quinto del prezzo delle attuali tecnologie, con vincoli di posizione minimi e zero emissioni.

I ricercatori hanno potenziato tre celle a flusso ibride utilizzando grafene drogato con azoto (esposto al plasma di azoto) in una tecnica di elettroforesi senza leganti (EPD).

L'energia eolica e solare sono fonti sempre più popolari per le energie rinnovabili. Sfortunatamente, problemi di intermittenza impediscono loro di connettersi ampiamente alla rete nazionale. Una potenziale soluzione a questo problema riguarda l'implementazione della tecnologia delle batterie a lunga durata, come la batteria a flusso redox. Nonostante la sua grande promessa, i costi attuali di questo sistema sono un fattore determinante per l'adozione nel mondo reale. Una batteria di rete economica dovrebbe costare £ 75/kWh, secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. batterie agli ioni di litio, che guidano la tariffa per lo stoccaggio in rete, costa circa £ 130/kWh.

Ora i ricercatori di WMG hanno trovato un modo per migliorare le batterie a flusso ibrido o la tecnologia delle celle a combustibile rigenerative (RFC) che potrebbe immagazzinare elettricità per periodi molto lunghi per circa un quinto del costo delle attuali tecnologie di stoccaggio, con flessibilità di ubicazione e con il minimo impatto ambientale. La tecnologia combina elettrodi a base di carbonio con elettroliti di provenienza economica, (manganese o zolfo, che sono abbondanti sostanze chimiche nel pianeta) per mezzo di una deposizione elettroforetica semplice ma altamente efficace di additivi di nano-carbonio (grafene drogato con azoto) che migliorano significativamente la durata e le prestazioni dell'elettrodo in ambienti altamente acidi o alcalini.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in un articolo intitolato "Celle a flusso redox ibride con prestazioni elettrochimiche migliorate tramite grafene drogato con azoto senza legante e depositato elettroforeticamente su elettrodi di carta carbone" nell'edizione di dicembre 2020 della rivista Materiali e interfacce applicati ACS .

Dottor Barun Chakrabarti, un ricercatore in WMG presso l'Università di Warwick e uno degli autori principali dell'articolo ha dichiarato:

"Questa tecnica EPD non è solo semplice, ma migliora anche l'efficienza di tre diverse batterie a flusso ibrido economiche, aumentando così il loro potenziale di adozione commerciale diffusa per lo stoccaggio di energia su scala di rete".

Il costo chimico totale della batteria a flusso ibrido è circa 1/30 del costo delle batterie concorrenti, come i sistemi agli ioni di litio. Le tecnologie su larga scala possono essere utilizzate per immagazzinare elettricità da energia eolica o solare, da più giorni a intere stagioni, per circa £ 15 a £ 20 per chilowattora. Queste batterie sono anche estremamente utili per applicazioni di livellamento del carico su scala di rete poiché il loro design è molto flessibile grazie alla loro caratteristica unica di dimensionare la loro potenza indipendentemente dalla loro energia.

La densità di energia di una batteria a flusso ibrida, in particolare il sistema polisolfuro/aria (S-Air), è 500 volte superiore all'accumulo idroelettrico di pompaggio. È anche molto più compatto e può essere posizionato vicino a qualsiasi generazione rinnovabile.