Negli ultimi anni, gli ingegneri hanno sviluppato un’ampia gamma di nuove tecnologie e soluzioni per batterie. Una di queste sono le batterie a flusso redox, dispositivi in ​​grado di immagazzinare energia elettrochimica convertendo l’energia chimica in energia elettrica tramite l’ossidazione e la riduzione reversibili dei fluidi.

Queste batterie potrebbero avere molte applicazioni preziose. In particolare, tuttavia, potrebbero consentire lo stoccaggio affidabile ed economico dell’energia generata da soluzioni energetiche sostenibili, come pannelli solari o turbine eoliche.

Le batterie acquose a flusso redox (ARFB) sono un tipo specifico di batterie a flusso redox in cui l’energia elettrica viene immagazzinata in due specie redox-attive con diversi potenziali redox, che vengono disciolte in serbatoi di elettroliti. Questo design unico può migliorare la loro sicurezza, consentendo anche il disaccoppiamento di energia e potenza nei dispositivi. Nonostante i loro vantaggi, finora gli ARFB non potevano essere utilizzati a basse temperature, a causa della limitata solubilità dei materiali redox-attivi in ​​essi contenuti, nonché di altri problemi.

I ricercatori dell’Università cinese di Hong Kong hanno recentemente sviluppato un nuovo eteropoli acido negolita, un componente per ARFB contenente un tipo di acido che combina idrogeno e ossigeno con metalli o non metalli specifici. Questo negoziatore, presentato in un articolo pubblicato in NaturaEnergiapotrebbe aiutare a migliorare le prestazioni degli ARFB alle basse temperature.

“Il funzionamento delle batterie a flusso redox acquoso (ARFB) a basse temperature è proibito dalla solubilità limitata dei materiali redox-attivi, dagli elettroliti congelati e dalla cinetica di reazione lenta”, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo. “Riportiamo un acido eteropolio multielettronico (H6P2w18o62HPOM) negolyte che consente ARFB ad alte prestazioni a basse temperature.”

L’eteropoliacido negolita introdotto dai ricercatori, soprannominato HPOM, ha un design unico che ne aumenta la solubilità. A differenza dei negolyte utilizzati in precedenza, quindi, consente a queste batterie di funzionare bene alle basse temperature.

“Il protone (H+) in HPOM garantisce una solubilità molto più elevata dei poliossometallati (POM) (0,74 M a 25 ° C e 0,5 M a -20 ° C) rispetto ad altri cationi (Li+/N / A+/K+) a causa del forte guscio di solvatazione di H+ prevenire le precipitazioni”, hanno spiegato i ricercatori nel loro articolo.

I ricercatori hanno valutato i loro eteropoli acidi negoliti in una serie di esperimenti e hanno scoperto che mostrano una solubilità elettronica eccezionalmente elevata, un’elevata conduttività, un basso punto di congelamento e un’elevata cinetica redox. Queste qualità sono tutte altamente vantaggiose per la fabbricazione di ARBS con un’elevata densità di potenza che possono funzionare a basse temperature.

“Utilizzando un elettrolita HPOM da 0,5 M, gli ARFB dimostrano densità di potenza (282,4 mW cm-2 ) e stabilità (79,6 Ah l-1 negolyte a 160 mA cm-2 oltre 1.200 ore senza decadimento) a -20 ° C, mostrando un promettente potenziale applicativo in condizioni di freddo”, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.

In futuro, l’eteropoliacido negolita introdotto da questo team di ricercatori potrebbe essere utilizzato per creare nuovi ARFB in grado di immagazzinare energia anche a basse temperature. Ciò potrebbe facilitare lo stoccaggio dell’energia prodotta da fonti energetiche sostenibili in luoghi con condizioni meteorologiche estreme, caratterizzate da temperature particolarmente basse.