Enormi batterie agli ioni di litio come quella costruita da Tesla nel South Australia costituiscono un modo per immagazzinare energia rinnovabile, ma a costi molto elevati. Le batterie di flusso redox, in cui l'energia viene immagazzinata in elettroliti liquidi all'interno di enormi serbatoi, offrono un'alternativa più economica e possono anche trattenere l'energia per mesi ogni volta.
Questi tipi di batterie utilizzano spesso il vanadio metallico per l'elettrolita e il materiale di membrana più comune per queste batterie di flusso redox al vanadio è l'acido PFSA (perfluoroottansolfonico). Un problema di questo tipo di batterie, tuttavia, è che gli ioni vanadio tendono a permeare la membrana e rendere instabile l'intera batteria, compromettendone le prestazioni e accorciandone la durata.
I ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze hanno preso di mira questo problema, trovando una soluzione interessante grazie alla messa a punto di un nuovo tipo di membrane. Le nanoparticelle di triossido di tungsteno sono state coltivate in situ su una superficie di fogli molto fini di ossido di grafene, un foglio a strato singolo di ossido di grafite prodotto attraverso l'ossidazione della grafite.
Questi fogli sono stati incorporati in una nuova membrana PFSA con una struttura a sandwich che era stata anche rinforzata con un sottile strato di politetrafluoroetilene, la base per il Teflon. I fogli di ossido di grafene agiscono come una barriera per ridurre selettivamente la permeazione degli ioni di vanadio, mentre le nanoparticelle fungevano anche da siti attivi per promuovere il trasporto di protoni, creando un'elevata efficienza coulumbica e un'elevata efficienza energetica, rispettivamente di oltre il 98,1% e l'88,9%.
Gli esperimenti indicano che la membrana ibrida è molto adatta alle batterie a flusso redox al vanadio, ma il suo potenziale potrebbe non finire qui. Hanno notato che settori come la tecnologia delle celle a combustibile e la filtrazione dell'acqua, che si basano su membrane che consentono il passaggio selettivo degli ioni, potrebbero beneficiare di questo nuovo sistema.