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Le reti di nanoparticelle promettono batterie più economiche per lo stoccaggio di energia rinnovabile
I liquidi contenenti una rete fluente di particelle su scala nanometrica potrebbero rendere le batterie più economiche da produrre e quindi ridurre il costo dell'utilizzo di grandi quantità di energia solare ed eolica.
Le batterie convenzionali sono troppo costose per immagazzinare ore di elettricità da grandi centrali solari o parchi eolici da utilizzare quando il sole non splende o il vento non soffia. Ma le nanoparticelle in rete potrebbero consentire un nuovo tipo di batteria più economico chiamato batteria a flusso.
Oggi, la quantità totale di energia eolica e solare è piccola e gli impianti a combustibili fossili esistenti possono compensare eventuali carenze. Ma l'energia rinnovabile sta crescendo rapidamente, soprattutto in luoghi come la California, e le infrastrutture esistenti potrebbero non essere sufficienti per sostenerle e mantenere le luci accese. Le batterie sono più pulite degli impianti a combustibili fossili e possono anche rispondere ai cambiamenti del sole e del vento molto più velocemente di quanto possano fare gli impianti a combustibili fossili.
Con le batterie convenzionali, i materiali che immagazzinano energia e le apparecchiature per far entrare e uscire l'elettricità sono confezionati in un unico contenitore. Nelle batterie a flusso, i materiali che immagazzinano energia sono liquidi che possono essere conservati in grandi serbatoi e pompati in un dispositivo relativamente piccolo che estrae l'energia o ricarica il liquido.
Aumentare la capacità di accumulo di energia di una batteria a flusso è economico e facile: basta costruire serbatoi più grandi. Tuttavia, i materiali utilizzati nelle batterie a flusso ora sono relativamente costosi e i ricercatori sono alla ricerca di alternative più economiche (vedi Il nuovo materiale per batterie potrebbe aiutare l'energia eolica e solare a diventare grandi e Startup EnerVault ripensa la chimica delle batterie a flusso).
Con alcune alternative, è difficile caricare e scaricare i materiali; l'elettricità viene estratta solo dalla parte dei materiali che viene a diretto contatto con una piastra metallica piana. La rete di nanoparticelle crea percorsi per il flusso di elettricità attraverso il liquido. Ciò consente, ad esempio, di ottenere da cinque a sei volte più energia da una batteria a flusso di tipo sperimentale composta da litio e zolfo. La rete di nanoparticelle è stata sviluppata nel laboratorio di Eppure-Ming Chiang , professore di scienza dei materiali al MIT.
Le nanoparticelle sono state a lungo utilizzate nelle batterie convenzionali con elettrodi solidi, ma ciò che distingue il nuovo sviluppo è la forma di una rete di nanoparticelle in un liquido e il mantenimento delle connessioni elettriche anche mentre il liquido scorre.
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti stima che affinché le batterie siano economiche, devono costare meno di $ 100 per kilowattora e devono durare un decennio o più. Tali batterie ora costano centinaia di dollari per chilowattora. Chiang dice che potrebbe essere possibile costruire batterie che costano meno di $ 100 per chilowattora con le reti di nanoparticelle, ma i ricercatori non hanno ancora dimostrato che possono essere ricaricate abbastanza volte per durare un decennio.