Le batterie al litio, pur essendo onnipresenti, sono note per le problematiche legate alla sicurezza, come il rischio di incendi, e per i costi elevati causati dalla complessa catena di approvvigionamento internazionale. Ora, uno studio dell’Università del Wisconsin-Madison, pubblicato su Nature, presenta un’alternativa promettente: le batterie a “flusso acquoso“. Grazie a nuovi additivi molecolari, queste batterie diventano più sicure, economiche e sostenibili.
“Le batterie a flusso acquoso a base di bromuro sono una soluzione promettente, ma comportano molti problemi elettrochimici complessi“, ha spiegato Patrick Sullivan, co-autore dello studio. “I nostri additivi fanno fronte a molti di questi problemi“.
Queste batterie funzionano facendo circolare elettroliti liquidi positivi e negativi attraverso elettrodi separati da una membrana. A differenza delle batterie tradizionali, utilizzano ioni disciolti in acqua, rendendole scalabili e sostenibili. Tuttavia, la versione più diffusa di queste batterie, basata sugli ioni di vanadio, presenta costi elevati e difficoltà di approvvigionamento simili al litio. Il bromuro, invece, è un’alternativa più economica e facilmente reperibile, ma non priva di sfide tecniche.
In pratica, gli ioni di bromuro tendono a creare problemi: possono attraversare la membrana, riducendo l’efficienza della batteria, oppure precipitare dall’elettrolita, formando un olio che si accumula sul fondo. In alcuni casi, generano anche gas di bromo tossico.
I ricercatori hanno affrontato queste criticità progettando oltre 500 molecole organiche, selezionandone 13 da utilizzare come additivi. Questi additivi multifunzionali incapsulano gli ioni bromuro, mantenendoli solubili in acqua e impedendo loro di attraversare la membrana. Inoltre, stabilizzano gli ioni in fase acquosa, prevenendo la formazione di gas tossici o depositi indesiderati. “Gli additivi migliorano notevolmente le prestazioni della batteria a flusso, aumentando l’efficienza e la longevità del sistema chimico”, sottolinea lo studio.
Se commercializzate con successo, queste batterie potrebbero rivoluzionare l’accumulo stazionario di energia, superando i limiti delle tecnologie attuali e offrendo una soluzione sostenibile per il futuro.
