Un aditivo comúnmente usado ha demostrado su capacidad para incrementar la capacidad y longevidad de un nuevo diseño de batería de flujo, estableciendo un récord en un experimento.

Una Sorprendente Innovación Energética

Un equipo de investigación del Departamento de Energía del Pacific Northwest National Laboratory informa que la batería de flujo, un diseño optimizado para el almacenamiento de energía en la red eléctrica, mantuvo su capacidad para almacenar y liberar energía durante más de un año de carga y descarga continua.

El estudio, recién publicado en la revista Joule, detalla el primer uso de un azúcar simple disuelto llamado β-ciclodextrina, derivado del almidón, para mejorar la longevidad y capacidad de la batería. Tras una serie de experimentos, los científicos optimizaron la relación de los químicos en el sistema hasta que alcanzó un 60% más de potencia máxima.

Ciclaron la batería una y otra vez durante más de un año, deteniendo el experimento solo cuando falló la tubería de plástico. Durante todo ese tiempo, la batería de flujo apenas perdió su actividad para recargarse. Este es el primer experimento de batería de flujo a escala de laboratorio que informa de más de un año de uso continuo con pérdida mínima de capacidad.

¿Qué es una batería de flujo?

Como su nombre indica, las baterías de flujo constan de dos cámaras, cada una llena de un líquido diferente. Las baterías cargan a través de una reacción electroquímica y almacenan energía en enlaces químicos. Al conectarse a un circuito externo, liberan esa energía, que puede alimentar dispositivos eléctricos.

Las baterías de flujo difieren de las baterías de estado sólido en que tienen dos tanques de suministro externos de líquido que circulan constantemente a través de ellas para suministrar el electrolito, que es como el «suministro de sangre» del sistema. Cuanto mayor es el tanque de suministro de electrolito, más energía puede almacenar la batería de flujo.

La necesidad de nuevas baterías de flujo

La capacidad de almacenamiento de energía a gran escala proporciona una especie de póliza de seguro contra la interrupción de nuestra red eléctrica. Cuando el mal tiempo o la alta demanda obstaculizan la capacidad de suministrar electricidad a hogares y empresas, la energía almacenada en instalaciones de baterías de flujo a gran escala puede ayudar a minimizar la interrupción o restaurar el servicio.

Existen muchos diseños de baterías de flujo y algunas instalaciones comerciales, pero las instalaciones comerciales existentes dependen de minerales como el vanadio que son caros y/o difíciles de obtener. Es por eso que los equipos de investigación buscan tecnologías alternativas efectivas que utilicen materiales más comunes que sean fácilmente sintetizados, estables y no tóxicos.

Un dulce «Agua de Azúcar» mejora la batería de flujo

El equipo de investigación de PNNL que desarrolló este nuevo diseño de batería incluye investigadores con experiencia en síntesis orgánica y química. Estas habilidades fueron útiles cuando el equipo decidió trabajar con materiales que no se habían utilizado para la investigación de baterías, pero que ya se producen para otros usos industriales.

Los investigadores trabajaron con Sharon Hammes-Schiffer de la Universidad de Yale, una autoridad líder en la reacción química subyacente al impulso catalítico, para explicar cómo funciona.

El aditivo de azúcar acepta protones con carga positiva, lo que ayuda a equilibrar el movimiento de electrones negativos a medida que se descarga la batería. Los detalles son un poco más complicados, pero es como si el azúcar endulzara el potencial para permitir que los otros químicos completaran su danza química.

El equipo de investigación ha solicitado protección de patente en EE. UU. para su nuevo diseño de batería. Esto indica claramente el potencial de esta innovación, marcando un hito en la búsqueda de soluciones energéticas más sostenibles y eficientes.

Vía www.pnnl.gov