Farfalla su pannello solare. Diritti d'autore della foto: Takver (cc 2.0)
Una batteria fatta con l'urea, che si trova comunemente nei fertilizzanti e nelle urine dei mammiferi, potrebbe fornire un modo a basso costo di immagazzinare energia prodotta attraverso l'energia solare o altre forme di energia rinnovabile per il consumo durante le ore libere.
La batteria non è infiammabile e contiene elettrodi realizzati con abbondante alluminio e grafite. Il principale ingrediente del suo elettrolita, l'urea, è già prodotto industrialmente dalla tonnellata per i fertilizzanti delle piante.
“Quindi, in sostanza, quello che hai è una batteria realizzata con alcuni dei materiali più economici e abbondanti che puoi trovare sulla Terra. E in realtà ha buone prestazioni ", afferma Hongjie Dai, professore di chimica alla Stanford University. "Chi avrebbe mai pensato di poter prendere grafite, alluminio, urea e creare effettivamente una batteria in grado di funzionare a lungo?"
In 2015, il laboratorio di Dai è stato il primo a produrre una batteria ricaricabile in alluminio. Questo sistema si caricava in meno di un minuto e durava migliaia di cicli di scarica-scarica. Il laboratorio ha collaborato con l'Istituto di ricerca sulla tecnologia industriale di Taiwan (ITRI) per alimentare una moto con questa versione precedente, che presentava un grosso svantaggio: comportava un costoso elettrolita.
La versione più recente include un elettrolita a base di urea ed è circa 100 volte più economica rispetto al modello 2015, con maggiore efficienza e un tempo di ricarica di 45 minuti. È la prima volta che l'urea viene utilizzata in una batteria.
La differenza di costo tra le due batterie, dice Dai, è "come il giorno e la notte". I risultati appaiono nel Atti della National Academy of Sciences.
A differenza dell'energia derivata dai combustibili fossili, l'energia solare può essenzialmente essere sfruttata solo quando il sole splende. Un pannello solare pompa energia nella rete elettrica durante le ore diurne. Se quell'energia non viene consumata immediatamente, viene persa come calore.
Con l'aumentare della domanda di tecnologie rinnovabili, aumenta anche la necessità di batterie economiche ed efficienti per immagazzinare l'energia per il rilascio durante la notte. Le batterie di oggi, come le batterie agli ioni di litio o al piombo, sono costose e hanno una durata limitata.
La nuova batteria potrebbe fornire una soluzione al problema di archiviazione della rete, afferma il dottorando Michael Angell. "Costa poco. È efficiente. Lo storage della griglia è l'obiettivo principale. "
Lo storage a griglia è anche l'obiettivo più realistico, a causa del basso costo della batteria, dell'elevata efficienza e della lunga durata, afferma Angell. Un tipo di efficienza, chiamata efficienza coulombica, è una misurazione della quantità di carica che esce dalla batteria per unità di carica che assorbe durante la carica. L'efficienza coulombica di questa batteria è elevata: percentuale 99.7.
Anche se anche le efficienti batterie agli ioni di litio che si trovano comunemente nella piccola elettronica e in altri dispositivi possono essere infiammabili. Al contrario, la batteria dell'urea è infiammabile e quindi meno rischiosa.
"Mi sentirei al sicuro se la mia batteria di backup in casa mia fosse fatta di urea con poche possibilità di provocare un incendio", afferma Dai.
Per soddisfare le esigenze di archiviazione in rete, una batteria commerciale dovrà durare almeno dieci anni. Studiando i processi chimici all'interno della batteria, Angell spera di prolungarne la durata.
Le prospettive sono promettenti. In laboratorio, queste batterie agli ioni di alluminio a base di urea possono superare i cicli di ricarica 1,500 con un tempo di ricarica di 45 minuti.
"Con questa batteria, il sogno è che l'energia solare sia immagazzinata in ogni edificio e in ogni casa", afferma Dai. “Forse cambierà la vita di tutti i giorni. Non lo sappiamo. "
I brevetti della batteria sono stati concessi in licenza a AB Systems, fondata da Dai. Una versione commerciale è attualmente in fase di sviluppo.
Fonte dell'articolo
Jackie Flynn per Università di Stanford
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, il Piano 3.0 di Global Networking Talent, il Ministero della Pubblica Istruzione di Taiwan e il Progetto Schis Taishan hanno finanziato il lavoro.
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