STEMpills #1: Batteria liquida e gli italiani di Nessox

Un'esigenza: quella di rendere l'energia rinnovabile un settore redditizio per i fornitori ed economico per i consumatori.

Una risposta italiana: Nessox, dalla startup bolognese Bettery.

CHI?

Si chiama Bettery ed è una startup bolognose di cui fanno parte Francesca Soavi, Francesca De Giorgio e Irene Ruggeri , ricercatrici al Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician” dell’Alma Mater.

COSA?

Nessox è un acronimo che sta per "NEw Semi-Solid flow lithium OXygen battery" , un sistema di batteria semi-liquida litio-ossigeno pensato principalmente per gli impianti basati su energie rinnovabili. Il difetto di questi tipo di impianti (pensate all'eolico ed al fotovoltaico) è la discontinuità del flusso di energia (dipendente dalle condizioni meteo) che determina alti costi di manutenzione e la necessità di costruire un accumulatore di energia che distribuisca in maniera controllata l'energia prodotta per non danneggiare l'impianto. La batteria Nessox sopperisce a questa problematica in maniera economica ed efficiente ma soprattutto, apre le porte agli impianti per auto elettriche che utilizzano questa tecnologia, riducendo la "ricarica" delle automobili a qualche minuto.

_{Nessox potrà essere utilizzato come accumulatore e distributore di energia con una riduzione dell'80% su costi e manutenzione. In figura, la densità energetica di alcuni sistemi utilizzati per accumulare energia elettrica: Nessox è, con >500 Wh/Kg, 5-10 volte più efficiente di una comune batteria al litio.}

COME?

La tecnologia si basa su un elettrolita semi-liquido particolare o catolita, che rappresenta l'innovazione di tutto il sistema, che viene pompato attraverso la cella elettrochimica verso l'anodo metallico di Litio. Questo processo trasforma l'energia chimica derivante dalle reazioni redox, in energia elettrica. Sistemi a batteria liquida in cui avviene la ricarica semplicemente cambiando il liquido all'interno esistono già da tempo, ma sono utilizzati solo in specifiche occasioni data la loro scarsa performance. Al contrario, il brevetto Nessox combina un funzionamento ad alta tensione (2,5-3,0 V), una capacità di scarica molto elevata (>500 mAh per grammo del catolita) con una densità energetica fino a 10 volte superiore rispetto alle batterie agli ioni di litio convenzionali. Il costo si aggirerebbe intorno ai 150-200€/Kwh, già di per sé competitivo per gli standard attuali.

DOVE?

Nessox può essere impiegato inizialmente per la creazione di normali batterie, ma il campo di utilizzo più importante sarà quello degli impianti di generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili. In questo caso, Nessox può essere utilizzato come accumulatore di energia con costi ridotti fino all'80%, materiali leggeri, più sicuri ed un efficienza e durata ampiamente estesa. In seguito il sistema potrà essere utilizzato sulle vetture elettriche massimizzando autonomia e riducendo tempi di ricarica.

_{Schema semplificato di una batteria liquida: i liquidi contenuti nei due serbatoi vengono pompati nella cella centrale dove avviene la reazione chimica.}

QUANDO?

Attualmente il sistema è in fase di prototipazione. Il brevetto è stato registrato di recente ed il team di sviluppo si sta concentrando sulla ricerca dei materiali più adatti e dai costi più contenuti. Una volta pronto il prototipo, la startup ha intenzione di vendere il brevetto per permettere la produzione su larga scala del loro sistema.

PERCHÈ?

Attualmente il mercato in cui si imporrebbe Nessox vale circa 65 miliardi, entro il 2020 il settore rinnovabile si stima arriverà ad oltre 200 miliardi. Nessox sarà in grado di permettere la costruzione di impianti ad energia rinnovabile totalmente autonomi con costi di manutenzione bassisimi, oltre a permettere la diffusione su larga scala delle autovetture elettriche.

_{Con la riduzione dei costi di batteria e ricarica, possiamo sperare in modelli Tesla più accessibili?}

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Approfondisci leggendo:

• Bettery
• F. Soavi, I. Ruggeri, C. Arbizzani - Design Study of a Novel, Semi-Solid Li/O2 Redox Flow Battery
• Rechargeable lithium–air batteries: characteristics and prospects
• Lithium−Air Battery: Promise and Challenges