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batterie solariUna cella solare e una batteria ricaricabile due in uno. I nuovi sistemi di accumulo potrebbero essere alimentati direttamente dal sole. Nasce presso i laboratori della Ohio State University la prima batteria fotovoltaica del mondo.

Lo scorso 3 ottobre, su Nature Communications, i ricercatori hanno rivelato di essere riusciti a combinare una batteria e una cella solare in un unico dispositivo ibrido. Alla base dell'innovativa invenzione, vi è un pannello solare “a maglie”, che permette all'aria di entrare nella batteria, e tramite uno speciale processo di trasferire elettroni tra il pannello e l'elettrodo.

All'interno del dispositivo, luce e ossigeno permettono le reazioni chimiche che caricano la batteria. L'università è già pronta a concedere in licenza la batteria solare per il settore dell'industria, dove, secondo Yiying Wu, professore di chimica e biochimica a capo dello studio, contribuirà a ridurre i costi delle energie rinnovabili.

Normalmente, il collegamento di una cella solare a una batteria richiederebbe l'uso di quattro elettrodi ma il sistema ibrido ne utilizza solo tre. Il pannello solare a maglie forma il primo elettrodo. Al di sotto, i ricercatori hanno posizionato un foglio sottile di carbonio poroso (il secondo elettrodo) e una piastra di litio (il terzo elettrodo).

Durante la carica, la luce colpisce il pannello a rete e crea gli elettroni. All'interno della batteria, essi vengono coinvolti nella decomposizione chimica del perossido di litio in ioni di litio e ossigeno. Quest'ultimo viene rilasciato nell'aria e gli ioni di litio sono conservati nella batteria dopo la cattura gli elettroni. Quando la batteria si scarica, si consuma chimicamente l'ossigeno dall'aria e si ri-formare il perossido di litio.

Lo stato dell'arte è quello di utilizzare un pannello fotovoltaico per catturare la luce e utilizzare una batteria a buon mercato per immagazzinare l'energia”, ha detto Wu. “Abbiamo integrato le due funzioni in un unico dispositivo”. In questo modo, si ha una notevole riduzione dei costi stimata dagli stessi ricercatori attorno al 25 per cento.

L'invenzione risolve un problema di vecchia data nel rendimento dell'energia solare, riducendo la perdita di energia elettrica che normalmente si verifica quando gli elettroni devono passare tra una cella fotovoltaica e una batteria esterna. In genere, solo l'80 per cento degli elettroni che partono da una cella solare arriva alla batteria. Con questo nuovo sistema, invece, la luce viene convertita in elettroni all'interno della batteria stessa, garantendo un rendimento quasi del 100.

Il progetto ha preso alcuni spunti da una batteria precedentemente sviluppata da Wu e dal dottorando Xiaodi Ren ha vinto il premio da 100 mila dollari messo in palio dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti nel 2014, grazie al quale i ricercatori hanno formato uno spinoff chiamato Kair Energy Systems per svilupparlo.

Francesca Mancuso

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