Sviluppati nuovi elettrodi al grafene per batterie a flusso al vanadio con un’efficienza energetica del 94%
Un team di ricerca dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), in collaborazione con Enel Green Power e la start-up di IIT BeDimensional hanno recentemente pubblicato sulla rivista internazionale Chemistry of Materials, un lavoro che descrive un nuovo tipo di elettrodo con grafene in grado di rendere più efficiente le attuali batterie a flusso al vanadio, raggiungendo il 94% di efficienza energetica. Questa tecnologia è particolarmente utilizzata per immagazzinare energia proveniente da fonti rinnovabili come campi eolici o fotovoltaici, sistemi di raccolta di energia che vedranno una significativa diffusione nei prossimi anni.
Lo sviluppo di batterie a flusso al vanadio aventi alta densità di potenza e dotate di alta efficienza energetica è considerato cruciale per il futuro dello stoccaggio dell’energia in sistemi stazionari. Rispetto ai metodi tradizionali per l’immagazzinamento energetico da fonti rinnovabili, le batterie a flusso al vanadio sono più sostenibili e sicure. Il vanadio, infatti può essere recuperato da residui della produzione industriale di acciaio o da sottoprodotti di combustioni in centrali termoelettriche al contrario del litio la cui estrazione risulta essere sempre meno sostenibile. Inoltre le batterie a flusso godono di un sistema di funzionamento con meno criticità in termine di sovraccarico o surriscaldamento e non necessitano di complicati sistemi di controllo per aumentarne la sicurezza come nel caso delle batterie tradizionali al litio.
In questo studio il team di ricerca ha dimostrato che l’aggiunta del grafene ad elettrodi commerciali di grafite (feltri), mediante un semplice processo di nuova concezione, permette di raggiungere efficienze energetiche di quasi il 94% per questo tipo di batterie, con un costo aggiuntivo competitivo rispetto al mercato attuale, caratterizzato da livelli di efficienza dell’ 80%.
“Questo è un esempio lampante di quanto l’utilizzo dei materiali bidimensionali, come il grafene, possa migliorare significativamente le prestazioni di elettrodi commerciali” – dice Francesco Bonaccorso Direttore Scientifico di BeDimensional, visiting Scientist di IIT e coordinatore del team di ricerca. “Questo approccio, unito alla produzione industriale del grafene, avrà un impatto positivo sulla commercializzazione delle batterie a flusso” conclude Bonaccorso.
“E’ una buona notizia che conferma il forte impatto della ricerca italiana nella sfida della sostenibilità e della transizione ecologica e marca un lusinghiero successo della relazione e della collaborazione tra mondo dell’industria e mondo della ricerca. Trasferire il frutto della nostra ricerca sul mercato, anche attraverso la creazione di brevetti, è una delle nostre mission e il risultato di questo lavoro è una chiara dimostrazione di come la ricerca IIT, anche grazie alla creazione di impresa, riesca a creare sinergie virtuose con i grandi player industriali del Paese” commenta Giorgio Metta, Direttore Scientifico di IIT.
La collaborazione tra Enel Green Power e IIT, con il successivo ingresso di BeDimensional, la start-up di IIT che produce grafene e materiali bidimensionali ha infatti condotto anche al deposito di un brevetto che aiuterà questo nuovo processo di produzione di elettrodi per batteria a flusso al vanadio a raggiungere il mercato entro i prossimi 3 anni in modo da essere pronti per il potenziamento dei sistemi di raccolta di energia rinnovabili previsti dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) nell’ambito della missione 2 dove l’investimento sarà di circa 70 miliardi euro.
Per approfondimenti: “Graphene-Based Electrodes in a Vanadium Redox Flow Battery Produced by Rapid Low-Pressure Combined Gas Plasma Treatments“.
