Sistemi di accumulo di energia: la batteria e cella solare si incontrano in un unico dispositivo

I “sistemi ibridi” rappresentano sempre l’elemento fondamentale delle evoluzioni tecnologiche. Sembra non sfuggire a questa regola anche la corsa all’incremento di efficienza dei sistemi di accumulo di energia.

Ci riferiamo ai risultati raggiunti dai ricercatori della Ohio State University, che hanno ideato una batteria solare in grado di funzionare sia come cella solare che come accumulatore di energia, con un potenziale di abbattimento dei costi del fotovoltaico del 25% documentato nell’articolo di Nature Communications.

Come sappiamo, allo stato dell’arte attuale, il sistema più comune per produrre energia solare è rappresentato dall’utilizzo di un pannello solare per la captazione della luce e una batteria per immagazzinare energia, con gli scienziati americani, decidendo di integrare le due funzioni in unico dispositivo, possono determinare una potenziale, significativa riduzione dei costi.

Infatti, trasferire energia dal pannello alla batteria corrisponde ogni volta a una significativa perdita di elettricità, stimabile intorno al 20%, che sarà possibile azzerare completamente con il nuovo dispositivo.

Il fulcro di questa nuova linea di ricerca, è rappresentato su un pannello solare, basato su una delle famiglie tecnologiche del fotovoltaico organico come il DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell) a rete che permette sia alla luce sia all’aria di entrare. Anche in questo caso, come nella nuova famiglia di batterie metallo-aria, è come se la batteria respirasse, scaricandosi inspirando e caricandosi espirando. In sostanza il pannello solare agisce come primo elettrodo, aldisotto del quale si trova un sottile foglio di carbonio poroso che funge da secondo elettrodo e una placca di litio che rappresenta il terzo elettrodo.

Tra i due elettrodi sono collocati degli strati di elettroliti con il compito del trasporto di elettroni. In questo caso abbiamo quindi una batteria che può essere definita“Litio-aria”, che si aggiunge alla grande famiglia che utilizza il cosiddetto “catodo ad ossigeno atmosferico”.

Nella fase di carica la luce colpisce il pannello solare, creando elettroni, i quali consentono la decomposizione chimica, all’interno della batteria, del perossido di litio in ioni litio e ossigeno. Quest’ultimo viene rilasciato in aria, mentre gli ioni litio sono immagazzinati nella batteria sotto forma di litio metallico dopo aver catturato gli elettroni. Quando la batteria si scarica, consuma invece ossigeno dall’aria per ricreare il perossido di litio.

Dai test condotti dai ricercatori della Ohio State University è scaturito che il ciclo di vita di queste batterie sarà del tutto simile a quello delle altre batterie ricaricabili presenti oggi in commercio. Una tecnologia che promette grandi incrementi anche in termini di densità energetica (energia immagazzinabile per unità di volume o di massa), fondamentale per una apertura decisiva agli sconfinati ambiti applicativi dei sistemi di accumulo nel nuovo modello energetico distribuito.

Una linea di ricerca che è la logica evoluzione di un’altra ricerca della Ohio State University, che hanno messo a punto la cosiddetta K-air, la batteria potassio-aria, ben documentata da questo splendido filmato.

Sauro Secci