Nuovi materiali per accumulo energetico a basse temperature
Nuovi materiali a basse temperature per accumulo energetico: promettenti ma distanti dall’applicazione pratica.
Scienziati hanno scoperto materiali a basse temperature in grado di accumulare energia in modo innovativo, aprendo nuove possibilità per la ricerca scientifica. Questi materiali, chiamati dipole glass, sfruttano il movimento disordinato delle cariche elettriche a temperature criogeniche per immagazzinare energia in modo efficiente. Tuttavia, per ora, questa tecnologia rimane in fase di studio e non è ancora pronta per essere utilizzata in applicazioni pratiche come le auto elettriche di serie. Il progresso nella ricerca potrebbe portare a nuove soluzioni per l’accumulo energetico, ma per il momento, i progressi più concreti si concentrano su batterie allo stato solido e architetture a 900 volt per la ricarica rapida.
Materiali a basse temperature e accumulo dielettrico
I dipole glass sono materiali in cui i dipoli elettrici, cioè le piccole coppie di cariche positive e negative, non si allineano in modo ordinato come in un normale dielettrico. Questo disordine, se sfruttato correttamente a temperature molto basse, può permettere di immagazzinare più energia per unità di volume rispetto ai dielettrici convenzionali. Il meccanismo non ha nulla a che fare con la chimica delle batterie agli ioni di litio, dove l’energia si accumula tramite reazioni elettrochimiche reversibili tra elettrodi. Qui si parla di accumulo dielettrico, più vicino nel principio a un condensatore che a una cella elettrochimica.
La tecnologia dei dipole glass non è ancora pronta per l’uso in applicazioni pratiche. Per esempio, un sistema di storage al sodio-ione lanciato in Germania quest’estate mantiene oltre il 92% della capacità a -20°C senza isolamento attivo, con una durata dichiarata di circa 15.000 cicli a 25°C. Questo è l’opposto pratico dei dipole glass: funziona nel freddo reale delle strade, non nel freddo di laboratorio.
Le sfide del futuro
Le innovazioni oggi più vicine al veicolo reale seguono un’altra strada: l’integrazione tra accumulo elettrochimico convenzionale e nuove fonti, come dimostra il prototipo solare Deep Orange 17 della Clemson University. Le tecnologie oggi considerate realistiche per l’automotive vanno in una direzione diversa: non il freddo estremo, ma la resistenza a un’ampia finestra di temperatura senza sistemi di raffreddamento dedicati. Anche i supercondensatori automotive, già qualificati per l’uso nei veicoli, restano complementari alle batterie di trazione: gestiscono backup di infotainment e centraline durante i cali di tensione, non l’autonomia del veicolo.
La ricerca sui dipole glass è ancora in fase iniziale e non ha ancora superato le prove di laboratorio. Chi si occupa di durata delle batterie nel tempo lo sa bene: i progressi reali arrivano da studi sullo stress meccanico delle batterie al litio metallico, non da materiali ancora confinati in un criostato da laboratorio. Allo stesso tempo, esistono esempi simili come lo stoccaggio dell’idrogeno a temperature molto basse, dove alcuni materiali chiamati MOF funzionano al meglio a circa −196 °C e ad alte pressioni, richiedendo serbatoi e sistemi molto complessi.
Per ora, quindi, è una tecnologia interessante soprattutto per la ricerca scientifica, molto lontana dalle applicazioni pratiche come le auto elettriche di serie. Tuttavia, la ricerca continua e potrebbe portare a nuove soluzioni per l’accumulo energetico, anche se per il momento, i progressi più concreti si concentrano su batterie allo stato solido e architetture a 900 volt per la ricarica rapida.