Un consorzio di ricerca tedesco guidato dal Fraunhofer IZM ha sviluppato un sistema di accumulo zinco-idrogeno che può essere prodotto a un decimo del costo delle batterie al litio ed è in grado di fornire stoccaggio a lungo termine
I primi risultati del progetto Zn-H2
(Rinnovabili.it) – Batterie allo zinco economiche ed efficienti in grado di essere impiegate non solo per l’accumulo elettrico ma anche per la produzione di idrogeno verde. È l’obiettivo su cui sta lavorando un gruppo di scienziati, guidato dal Fraunhofer IZM, all’interno del progetto Zn-H2. L’iniziativa riunisce partner scientifici e industriali sulla realizzazione di soluzioni innovative per lo stoccaggio delle rinnovabili. L’idea che ha dato il via a tutto era quella di costruire una batteria di lunga durata che fosse adatta a conservare energia per settimane o mesi.
Batterie allo zinco economiche, come funzionano?
Il consorzio si è focalizzato su soluzioni già note come le batterie Ni/Zn, dispositivi ricaricabili che impiegano un anodo in zinco e un catodo in nichel. A differenza delle tradizionali batterie al litio, lo stoccaggio tramite zinco è notevolmente più economico, utilizza materie prime velocemente reperibili ed è facile da riciclare. Non solo. La tecnologia Ni/Zn offre sulla carta elevate densità teoriche di energia e potenza, si carica e scarica rapidamente, opera in un intervallo di temperature molto ampio, e ha il potenziale per migliaia di cicli.
Il problema è la pratica. Nonostante i grandi progressi compiuti negli ultimi anni, queste batterie allo zinco risultano ancora limitate a causa di problemi tecnici. Limitazioni che potrebbero essere ora superate dal progetto Zn-H2. Il team ha integrato nella tradizionale celle allo zinco un elettrodo a gas con catalizzatore bifunzionale su cui vengono prodotti alternativamente idrogeno e ossigeno. Spiega il dott Robert Hahn del Fraunhofer IZM “Durante la carica, l’acqua nella batteria si ossida per formare ossigeno, mentre l’ossido di zinco si riduce allo zinco metallico. Durante la scarica, lo zinco viene riconvertito in ossido di zinco. L’acqua viene a sua volta ridotta in modo da produrre e rilasciare idrogeno“.
I vantaggi dell’accumulo zinco-idrogeno
Il dispositivo fornisce 8,3 kWh di elettricità per kg di idrogeno rilasciato. E ovviamente l’acqua consumata deve essere ricaricata per ogni ciclo di produzione di idrogeno. “Il risultato è una combinazione unica di batteria e produzione di idrogeno con un’efficienza complessiva di stoccaggio elettrico del 50%. Che significa aver doppiato la tecnologia power-to-gas“, ha aggiunto Hahn. Tra i vantaggi del sistema: una densità energetica prossima a 1300 Wh/litro e un fabbisogno elettrico significativamente inferiore rispetto all’elettrolisi.
Gli scienziati hanno già dimostrato in laboratorio il principio di base delle nuove batterie allo zinco che producono idrogeno e hanno utilizzato singole celle per studiare l’efficienza e la stabilità dei cicli di ricarica. Ora si attende il passo successivo: entro la fine dell’anno verrà creato un dimostratore e otto celle con una capacità di circa 12 volt e 50 ampere saranno collegate elettricamente. Poiché questo tipo di stoccaggio di zinco-idrogeno è finora unico nel suo genere, il consorzio ha dovuto sviluppare un ambiente di test ad hoc, con tanto di controller intelligente ad alta precisione per regolare e ottimizzare vari parametri.
