Rivoluzione delle batterie liquide: il futuro dello stoccaggio energetico è qui

Un'innovazione rivoluzionaria di Stanford introduce le "batterie liquide", un sistema promettente per immagazzinare energia rinnovabile in modo più efficiente

Un team di ricercatori dell’Università di Stanford ha sviluppato le “batterie liquide“, una soluzione innovativa che promette di superare le sfide legate all’energia rinnovabile. Mentre la California e il mondo intero si dirigono verso fonti di energia più pulite, questa scoperta potrebbe essere la chiave per immagazzinare l’energia solare ed eolica in modo più efficiente.

L’energia solare cala di notte e durante l’inverno, mentre quella eolica è variabile. Per questo motivo, si tende a dipendere ancora molto dal gas naturale per mantenere costante la fornitura di energia. Robert Waymouth, professore di chimica presso Stanford, guida un team che sta esplorando una tecnologia innovativa per lo stoccaggio dell’energia rinnovabile: i vettori di idrogeno organico liquido (LOHC).

L’idrogeno è già utilizzato come combustibile, ma è difficile da contenere e trasportare. Il team di Stanford sta sviluppando una nuova strategia per convertire e immagazzinare energia elettrica in combustibili liquidi: hanno scoperto un sistema catalitico che permette di immagazzinare energia elettrica in un combustibile liquido senza produrre idrogeno gassoso.

Le “batterie liquide” e il futuro dello stoccaggio energetico

Le batterie utilizzate oggi per immagazzinare energia per la rete e per dispositivi come smartphone e veicoli elettrici usano la tecnologia agli ioni di litio. Secondo la California Energy Commission, la capacità di stoccaggio delle batterie in California è aumentata da 500 megawatt nel 2018 a oltre 10.300 MW nel 2024, e si prevede che raggiungerà i 52.000 MW entro il 2045. I LOHC possono immagazzinare e rilasciare idrogeno usando catalizzatori e alte temperature. In futuro, potrebbero funzionare come “batterie liquide”, immagazzinando energia e restituendola come combustibile o elettricità quando necessario.

Il team di Waymouth sta studiando l’uso di isopropanolo e acetone nei sistemi di stoccaggio e rilascio di energia da idrogeno. L’isopropanolo, un liquido ad alta densità di idrogeno, potrebbe essere immagazzinato o trasportato fino al momento di essere utilizzato come combustibile senza emettere anidride carbonica. Tuttavia, i metodi attuali per produrre isopropanolo con elettricità sono inefficienti. Per produrre isopropanolo, occorre convertire protoni ed elettroni in gas di idrogeno, poi un catalizzatore può trasformare questo idrogeno in isopropanolo, come spiega Waymouth:

Ma non si desidera gas di idrogeno in questo processo. La densità energetica del gas di idrogeno è bassa. Abbiamo bisogno di un modo per produrre isopropanolo direttamente dai protoni e dagli elettroni senza generare gas di idrogeno.

Daniel Marron, autore principale dello studio e dottorato in chimica a Stanford, ha trovato una soluzione. Ha sviluppato un sistema catalitico per combinare protoni ed elettroni con acetone per generare isopropanolo senza produrre gas di idrogeno, utilizzando l’iridio come catalizzatore.

Una scoperta sorprendente è stata l’efficacia del cobaltocene, un composto chimico del cobalto. Questo materiale, già utilizzato come agente riducente economico, è risultato estremamente efficiente nel consegnare protoni ed elettroni al catalizzatore di iridio senza liberare gas di idrogeno.

Il cobalto è già ampiamente utilizzato nelle batterie ed è molto richiesto. Il team di Stanford spera che la nuova comprensione delle proprietà del cobaltocene possa aiutare a sviluppare altri catalizzatori per questo processo. Stanno esplorando anche l’uso di catalizzatori più abbondanti e meno costosi, come il ferro, per rendere i futuri sistemi LOHC più economici e scalabili. Questo lavoro di ricerca fondamentale potrebbe portare a miglioramenti significativi nello stoccaggio dell’energia per settori industriali e energetici, nonché per impianti solari o eolici individuali.

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Fonte: Stanford University

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