Combattere il cambiamento climatico è difficile, ma non impossibile. Non mancano nemmeno le soluzioni a questo problema, come espandere l’uso dell’energia rinnovabile o potenziare la conversione della CO2 in prodotti di valore. Oppure farle tutte e due insieme, come hanno proposto i ricercatori dell’ORNL, che stanno sviluppando delle nuove tecnologie per sistemi di accumulo davvero rivoluzionarie, oltre che decisamente ecologiche.
Sistemi di accumulo per combattere il cambiamento climatico: lo studio dell’ORNL
Riporta Techxplore, i ricercatori del Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory (ORNL) stanno sviluppando degli innovativi sistemi di accumulo che riescono a immagazzinare l’energia rinnovabile generata da pannelli solari o turbine eoliche.
E dov’è la novità? Che, utilizzando una reazione elettrochimica, è possibile sfruttare questa energia accumulata non solo per sopperire alla sua mancanza quando il sole non splende e il vento non soffia, ma anche per catturare la CO2 dalle emissioni industriali, convertendola in prodotti di valore.
I ricercatori dell’ORNL hanno recentemente creato e testato due prototipi diversi per batterie in grado di convertire la CO2 dallo stato gassoso a quello solido. Una di queste batterie ha mantenuto la sua capacità per 600 ore di utilizzo e può immagazzinare fino a 10 ore di elettricità. E senza perdere la propria capacità operativa!
L’utilizzo di queste batterie è davvero versatile. Con la loro configurazione, si può ottenere un sottoprodotto che si dissolve nell’elettrolita liquido e migliora le prestazioni del sistema di accumulo. Tramite anche la filtrazione, si può ricavare anche una polvere che può essere ulteriormente lavorata e impiegata per usi industriali, ad esempio nel settore farmaceutico o in quello del cemento.
Come funzionano queste batterie
Nei sistemi di accumulo le batterie funzionano attraverso reazioni elettrochimiche che muovono gli ioni tra due elettrodi tramite un elettrolita. Inoltre ogni componente di una batteria può essere fatto di elementi o composti diversi, determinando:
- la durata operativa della batteria,
- la quantità di energia che può immagazzinare,
- la dimensione,
- il peso e la velocità di carica o scarica.
Nei modelli dell’ORNL la soluzione è simile a quella “tradizionale”, ma nel loro caso la CO2 viene combinata con il sodio dell’acqua salata grazie a un catalizzatore ferro-nichel economico, mentre in un’altra combinazione viene utilizzato l’alluminio. Tutti materiali abbondanti e a minor impatto ambientale, così le batterie sono più sicure grazie anche alla stessa stabilità dell’acqua.
Non sono ovviamente mancate le “sfide” per questi prototipi. Ad esempio, per ovviare al problema della disattivazione della batteria a causa dell’uso prolungato e dell’esposizione al sodio, il team di ricerca ha scoperto che scariche irregolari durante i cicli di carica e scarica della batteria sono sufficienti a ridurre o evitare del tutto la sua formazione.
Per saperne di più sullo studio, consigliamo la lettura del paper integrale pubblicato sul Journal of Power Sources.
Ruhul Amin et al, Origin of deactivation of aqueous Na–CO2 battery and mitigation for long-duration energy storage, Journal of Power Sources (2024). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2024.234643 , doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234643
