Il KAIST ha sviluppato un nuovo processo per produrre più rapidamente l’elettrolita utilizzato nelle batterie di grandi dimensioni destinate ai sistemi di accumulo energetico. La tecnologia è pensata in particolare per gli ESS che immagazzinano l’elettricità generata da fonti rinnovabili, come solare ed eolico, e la forniscono in modo stabile ai data center dedicati all’intelligenza artificiale.
Il gruppo guidato dal professor Hee-Tak Kim, del Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare, si è concentrato sulle batterie redox a flusso di vanadio, considerate una delle soluzioni più adatte all’accumulo su larga scala. Questi sistemi presentano un rischio di incendio molto ridotto e consentono di aumentare la capacità semplicemente ampliando le dimensioni dei serbatoi contenenti l’elettrolita.
La produzione dell’elettrolita richiede tradizionalmente una riduzione chimica seguita da una riduzione elettrochimica. Proprio la seconda fase comporta tempi lunghi e costi elevati, rappresentando uno dei principali ostacoli alla commercializzazione delle batterie al vanadio. Il gruppo di ricerca ha individuato per la prima volta il punto in cui la velocità della reazione rallenta bruscamente, corrispondente a uno stato medio di ossidazione pari a circa +4,1.
Sulla base di questa osservazione, i ricercatori hanno sostituito la riduzione elettrochimica con un processo catalitico basato su platino supportato su carbonio, indicato come Pt/C. La nuova configurazione ha permesso di ridurre del 67% il tempo necessario per ottenere l’elettrolita V3.5+, materiale centrale per il funzionamento delle batterie redox a flusso di vanadio.
Durante il processo viene rimosso anche l’acido ossalico residuo, un’impurità che può ridurre le prestazioni della batteria. I test hanno inoltre mostrato che lo stesso catalizzatore può essere riutilizzato più di 2.500 volte mantenendo un funzionamento stabile, elemento rilevante per contenere i costi della produzione industriale.
Il lavoro ha applicato un’analisi di ingegneria delle reazioni all’intero processo di produzione dell’elettrolita, intervenendo direttamente sul principale collo di bottiglia della tecnologia. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Advanced Energy Materials.