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Aug 20, 2023

Dal concetto alla realtà: lo sviluppo di Molten

Dal concetto alla realtà: lo sviluppo della tecnologia delle batterie a sali fusi Il mondo sta rapidamente passando alle fonti di energia rinnovabile, come l'energia solare ed eolica, per soddisfare la domanda in continua crescita

Dal concetto alla realtà: lo sviluppo della tecnologia delle batterie a sale fuso

Il mondo sta rapidamente passando alle fonti energetiche rinnovabili, come l’energia solare ed eolica, per soddisfare la domanda sempre crescente di elettricità e combattere il cambiamento climatico. Tuttavia, la natura intermittente di queste fonti energetiche richiede lo sviluppo di soluzioni di stoccaggio dell’energia efficienti ed economicamente vantaggiose. Una tecnologia promettente che ha guadagnato terreno negli ultimi anni è la batteria a sale fuso, che offre numerosi vantaggi rispetto alle tecnologie delle batterie convenzionali, come le batterie agli ioni di litio e al piombo.

Le batterie ai sali fusi, note anche come batterie al metallo liquido, sono un tipo di batteria ad alta temperatura che utilizza sali fusi come elettrolita. Il concetto di batterie a sali fusi risale agli anni ’60, quando i ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory negli Stati Uniti iniziarono a esplorare il potenziale dell’utilizzo dei sali fusi nelle batterie per l’accumulo di energia. Tuttavia, è stato solo all’inizio degli anni 2000 che l’interesse per questa tecnologia si è riacceso, principalmente a causa della crescente necessità di soluzioni di stoccaggio energetico su larga scala per l’integrazione delle energie rinnovabili.

Il principio di base delle batterie a sale fuso è l'uso di due elettrodi di metallo liquido immiscibili separati da un elettrolita di sale fuso. Gli elettrodi sono tipicamente costituiti da metalli con diversi potenziali elettrochimici, come magnesio e antimonio, mentre l'elettrolita è solitamente una miscela di sali di metalli alcalini, come cloruro di litio e cloruro di potassio. Quando la batteria è carica, la reazione elettrochimica tra gli elettrodi e l'elettrolita fa sì che il metallo meno reattivo si dissolva nell'elettrolito e quello più reattivo si depositi sull'elettrodo negativo. Durante la scarica avviene la reazione inversa, liberando energia elettrica.

Uno dei principali vantaggi delle batterie a sale fuso è la loro capacità di funzionare a temperature elevate, tipicamente tra 400 e 700 gradi Celsius. Questo funzionamento ad alta temperatura consente una reazione elettrochimica più rapida ed efficiente, con conseguente densità di energia e capacità di potenza più elevate rispetto alle batterie convenzionali. Inoltre, l'uso di elettrodi ed elettroliti liquidi elimina la necessità di separatori solidi e collettori di corrente, che possono degradarsi nel tempo e limitare la durata del ciclo di vita delle batterie tradizionali.

Inoltre, le batterie a sali fusi sono intrinsecamente più sicure rispetto ad altre tecnologie di batterie, poiché l’elevata temperatura operativa impedisce la formazione di dendriti, che possono causare cortocircuiti e instabilità termica nelle batterie agli ioni di litio. Inoltre, i materiali utilizzati nelle batterie a sali fusi sono abbondanti e relativamente economici, il che le rende un’opzione interessante per applicazioni di stoccaggio energetico su larga scala.

Nonostante questi vantaggi, ci sono ancora diverse sfide da affrontare prima che le batterie a sali fusi possano diventare una soluzione tradizionale per lo stoccaggio dell’energia. Uno degli ostacoli principali è lo sviluppo di materiali e progetti idonei in grado di resistere alle alte temperature e alla natura corrosiva dei sali fusi. I ricercatori stanno attualmente esplorando vari approcci per superare questo problema, come l’uso di ceramiche avanzate e metalli refrattari per la costruzione di componenti di batterie.

Un’altra sfida è l’efficienza energetica relativamente bassa delle batterie a sale fuso, che in genere si aggira tra il 70 e l’80%. Ciò è dovuto principalmente alle elevate perdite termiche associate al funzionamento ad alta temperatura della batteria. Per migliorare l'efficienza energetica, i ricercatori stanno studiando metodi per ridurre la temperatura di funzionamento della batteria senza comprometterne le prestazioni, come l'uso di miscele di sali eutettici con punti di fusione più bassi.

In conclusione, la tecnologia delle batterie a sale fuso ha fatto molta strada dal suo inizio negli anni ’60, e i recenti progressi nella scienza e nell’ingegneria dei materiali l’hanno avvicinata a diventare una soluzione praticabile per lo stoccaggio di energia su larga scala. Poiché la ricerca continua ad affrontare le sfide rimanenti, è probabile che le batterie a sale fuso svolgeranno un ruolo cruciale nella transizione globale verso fonti di energia rinnovabile e un futuro più sostenibile.