Batteria a flusso

Data di pubblicazione

08-05-2018

Codice

EG.18.019.A

Stato

Disponibile

Data di priorità

09-04-2018

Fase

Nazionale

Titolare

Politecnico di Milano

Dipartimento

DIPARTIMENTO DI ENERGIA

Autori

Andrea Casalegno, Matteo Zago

Descrizione

Una batteria a flusso è una cella elettrochimica in cui i processi di carica e scarica avvengono attraverso reazioni di ossidoriduzione di ioni.

È costituita da due semicelle, una positiva e una negativa, ciascuna contenente un elettrodo e un elettrolita.

L’elettrolita contiene due tipi di ioni: quelli di ossidoriduzione, che sono coinvolti nella reazione, e ioni cosiddetti di scambio che sono responsabili del trasporto di cariche da una semicella all'altra.

Uno dei problemi che generalmente si riscontra in questi tipi di celle è il fatto che la membrana che separa le semicelle sia poco selettiva al passaggio degli ioni di ossidoriduzione (fenomeno chiamato cross-over), riducendo quindi la capacità utile della batteria. Una soluzione tipica a questo problema è l’utilizzo di membrane più spesse o membrane aggiuntive con minore dimensione dei pori. Queste soluzioni però bloccano in parte anche gli ioni di scambio, incrementando le perdite ohmiche. Inoltre modificano la selettività in maniera omogenea su tutta la superficie della membrana, quando invece la concentrazione degli ioni è variabile da zona a zona.

La novità di questa invenzione sta nell'associare alla membrana centrale due strati (ai due lati della membrana), di un materiale barriera poroso con selettività ionica disomogenea. In particolare il materiale barriera blocca maggiormente gli ioni in quelle zone in cui la loro concentrazione è maggiore e di meno dove la concentrazione degli ioni è minore. In questo modo gli ioni di scambio vengono bloccati meno riducendo le perdite ohmiche.

I parametri che modificano la selettività del materiale barriera sono: la dimensione dei pori, la tortuosità del percorso che gli ioni devono compiere attraverso i pori, lo spessore del materiale e la sua composizione chimica. Uno dei metodi più semplici che può essere utilizzato per creare selettività disomogenea è quello di depositare il materiale per spruzzatura, in questo modo è molto facile variare localmente lo spessore del materiale.

Campo di applicazione

Batterie elettrochimiche.

Vantaggi

<p align="justify"> Il maggiore vantaggio di questa invenzione è quello di trovare un buon compromesso tra selettività ionica degli ioni di ossidoriduzione e buona conducibilità ionica attraverso la membrana. </p> <p align="justify"> Inoltre, in questo modo si può diminuire notevolmente lo spessore della membrana, che da sola costituisce quasi il 40 % del costo della batteria. </p>

Stadio di sviluppo

Stadio progettuale.

Contatto

licensing.tto@polimi.it