Che cos'è una batteria Redox?
Una batteria redox, nota anche come batteria a flusso redox, è un tipo di batteria che converte l'energia chimica in energia elettrica mediante l'uso di sostanze chimiche immagazzinate esternamente e conduttive elettricamente note come elettroliti. Redox si riferisce a una reazione di riduzione dell'ossidazione, che è una reazione chimica in cui gli atomi o le molecole di una sostanza perdono elettroni, o vengono ossidati, e quelli di un altro ottengono elettroni o vengono ridotti. Questo movimento di particelle cariche crea una corrente elettrica. Questa corrente viene creata quando gli elettroliti vengono pompati dai serbatoi di contenimento in cui sono immagazzinati in una pila dove insieme producono una reazione chimica di riduzione dell'ossidazione che crea corrente elettrica utile.
Le batterie Redox funzionano in modo simile alle comuni batterie domestiche. A differenza di una batteria utilizzata in un telefono cellulare o in una sveglia, una batteria redox non è contenuta in modo compatto in una singola unità. Il suo elettrolita caricato negativamente è immagazzinato in un serbatoio esterno e il suo elettrolita caricato positivamente è immagazzinato separatamente in un altro serbatoio esterno. Mentre questi elettroliti sono separati, non c'è scambio di elettroni tra di loro. Quando è necessaria l'elettricità, gli elettroliti vengono pompati in un'unità nota come una pila, in cui si verifica una reazione di riduzione dell'ossidazione in cui gli elettroni vengono scambiati tra loro, producendo così una corrente elettrica.
Vi sono numerosi vantaggi nell'utilizzo di batterie redox in determinate applicazioni rispetto ad altri tipi di batterie. Un grande vantaggio è che una batteria redox può immagazzinare una grande quantità di energia, in genere da pochi chilowatt a pochi megawatt, a seconda della quantità di elettroliti disponibili. Le batterie Redox possono essere prodotte utilizzando sostanze non tossiche e non scaricano sostanze pericolose per l'ambiente nel corso del loro funzionamento. Hanno anche una lunga durata, richiedono poca manutenzione e possono essere ricaricati relativamente rapidamente.
D'altra parte, una batteria redox richiede un volume relativamente grande di elettroliti per la quantità di energia che produce, rendendola poco pratica per la produzione di elettricità su piccola scala o per l'uso in applicazioni portatili. La complessa configurazione hardware di una batteria redox è un altro svantaggio. Richiede attrezzature come serbatoi, pompe per mettere gli elettroliti nello stack, sistemi di controllo per regolare il flusso degli elettroliti e altro ancora. Per questi motivi, le batterie redox sono più comunemente utilizzate in applicazioni su larga scala o in luoghi remoti, fuori dalla rete elettrica dove sono richieste grandi quantità di energia.
Ad esempio, una batteria redox può fornire energia per una stazione di telefonia cellulare remota in cui l'alimentazione dalla rete non è disponibile e una manutenzione frequente sarebbe costosa. Un'altra applicazione per la quale le batterie redox sono adatte è il livellamento della quantità di elettricità disponibile dagli impianti solari o eolici. L'energia solare viene prodotta quando il sole splende; l'energia eolica viene prodotta quando soffia il vento. La produzione di energia da una di queste fonti può diminuire drasticamente poiché cambiamenti sfavorevoli del tempo causano cali indesiderati della disponibilità di energia. Una batteria redox può essere utilizzata per immagazzinare l'elettricità in eccesso quando viene prodotta e successivamente bilanciare l'elettricità disponibile quando i cambiamenti climatici riducono la produzione di energia solare o eolica.