Accumulo, nuova batteria a flusso redox a base di fluorenone

Gli scienziati del Pacific Northwest National Laboratory del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti hanno sviluppato una batteria a flusso redox acquosa basata su analiti derivati del fluorenone. Il fluorenone (C13H8O) è un composto organico a basso costo ampiamente utilizzato per sintetizzare una varietà di materiali elettronici organici. Ed è utilizzato anche nei pannelli solari, nei LED e nei prodotti farmaceutici.

"I materiali alternativi per le batterie a flusso includono molecole organiche, che sono molto più disponibili, più rispettose dell'ambiente e meno costose del vanadio", ha affermato il gruppo statunitense. "Ma i prodotti organici finora non hanno retto bene alle esigenze della tecnologia delle batterie a flusso, di solito si esauriscono più velocemente del necessario".

Al fine di prevenire una rapida degradazione, il composto fluorenone è stato trasformato in un composto redox reversibile e solubile in acqua. Prima di questo miglioramento tecnico, le molecole di fluorenone non erano sufficientemente solubili in acqua e non potevano fornire reversibilità redox in soluzioni acquose. La solubilità del composto è fondamentale nelle batterie a flusso redox e gli accademici hanno affermato di essere stati in grado di aumentare quella del fluorenone in acqua da quasi 0 con fluorenone puro fino a 1,5 moli per litro.

Il team di ricerca ha scoperto che la capacità del fluorenone di effettuare reazioni reversibili dipende dalla sua concentrazione.

"Questa è una grande dimostrazione dell'utilizzo dell'ingegneria molecolare per fare diventare utile un materiale finora considerato inutile in termini di accumulo energetico- ha dichiarato il coautore della ricerca Wei Wang. "Questo apre un nuovo importante spazio chimico che possiamo esplorare".Densità energetica doppia rispetto al vanadio

La batteria ha una dimensione di 10 cm2 e una potenza di 500 milliwatt. Nonostante le sue piccole dimensioni, la sua densità di energia è più del doppio di quella delle batterie al vanadio oggi in uso, affermano gli scienziati.

"Nei test di laboratorio che imitavano le condizioni del mondo reale, la batteria PNNL ha funzionato ininterrottamente per 120 giorni, terminando solo quando altre apparecchiature non correlate alla batteria stessa si esaurivano", hanno ulteriormente spiegato. "La batteria ha attraversato 1.111 cicli completi di carica e scarica - l'equivalente di diversi anni di funzionamento in circostanze normali - e ha perso meno del 3% della sua capacità energetica".

La batteria è stata presentata nel paper “Reversible chetone hydrogenation and deidrogenation for acquose organic redox flow battery”, pubblicato su Science.