Crean una batería de flujo que usa elementos baratos y abundantes en disolución acuosa que no son tóxicos, no es inflamable ni corrosiva y es segura, fiable y barata.
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La gasolina y el tristemente gasóleo puesto de moda recientemente producen dióxido de carbono, lo que contribuye al calentamiento global, pero también óxidos de nitrógeno (ambos) y partículas (sobre todo el diesel) que contaminan nuestras ciudades. Pero nadie les puede negar la gran concentración de energía que estos combustibles poseen y lo fácil que resulta repostar.
La alternativa eléctrica es más eficiente, no contamina las ciudades y si el origen de la electricidad es solar, eólico u otra fuente alternativa además no se contribuye al efecto invernadero. Sin embargo, en países como China, cuya electricidad procede en gran medida de las centrales térmicas de carbón, el uso de automóviles eléctricos contribuye al calentamiento global.
Pero esa densidad energética alcanzada por la gasolina no es igualada por las baterías. Además, estas son caras y caducan al cabo de un determinado número de ciclos de carga.
Este inconveniente de la baja densidad de energía se podría soslayar si no hubiera otro inconveniente más de las baterías frente a la gasolina. Se puede repostar un automóvil convencional en unos pocos minutos, pero no se puede cargar la batería en tan poco tiempo. Si a la baja autonomía le sumamos el largo tiempo necesario para repostar, el uso del auto eléctrico se hace poco más o menos que inviable a no ser que se viva en una casa baja y se use el automóvil para ir al trabajo si este está a escasa distancia. O que se sea millonario y se compre uno un Tesla.
Sin embargo, hay una solución para reducir el tiempo necesario para repostar. Se podrían usar baterías cuyo electrolito líquido sea sustituido en la “gasolinera”. El tiempo en este caso sería igual al de repostar gasolina.
Pero, y esto es aún mejor, este tipo de baterías de flujo se podrían usar para ajustar la demanda de electricidad en nuestras casas al aporte de energía por parte de las fuentes alternativas de energía, sea en nuestros propios hogares o de forma centralizada.
Cuando hubiese sol o viento se produciría corriente que se usaría para “cargar” electrolito que se almacenaría en un depósito convencional. Mientras que los electrodos en sí podrían seguir siendo pequeños (tamaño batería). Cuando hubiera demanda se haría pasar el electrolito mediante bombeo por el sistema de electrodos y se generaría electricidad, con o sin sol. El único límite es el tamaño del depósito y la cantidad de electrolito. Y los depósitos pueden ser arbitrariamente grandes, al menos si no se usa en automóviles. Es decir, el sistema se puede escalar a las necesidades.
Desde hace tiempo existen tales baterías, pero ciertos inconvenientes las mantenían alejadas de su viabilidad comercial: su precio, el uso de sustancias tóxicas o escasas, su inflamabilidad, su seguridad, etc. Hasta ahora en este tipo de batería se solía usar, por ejemplo, vanadio o cromo (metales pesados tóxicos) disuelto en ácido (corrosivo e inseguro).
Ahora, un grupo de investigadores dice haber conseguido una batería de este tipo que usa elementos baratos y abundantes (carbón, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, hierro y potasio) en disolución acuosa que no tiene productos tóxicos, no es inflamable ni corrosiva y que puede ser segura, fiable y barata.
La idea a la hora de crear esta nueva batería de flujo es usar compuestos orgánicos denominados quinones en lugar de metales pesados, caros y tóxicos. El nuevo sistema se basa en una combinación de un tinte orgánico y un compuesto que se suele usar como aditivo alimentario.
Los quinones son abundantes en el mundo biológico y formar parte de procesos como la fotosíntesis o la respiración celular.
Los quinones disueltos en agua forman una disolución que hace de electrolito negativo en la batería. La parte positiva la solía ejercer una disolución de bromo en la versión anterior.
El bajo precio de estos productos permite su comercialización para su uso en redes eléctricas. Ya ha sido licenciado a una compañía europea.
Pero el bromo no está exento de riesgos, así que este grupo se puso a investigar en cómo sustituirlo por otros compuestos igual de baratos, pero menos tóxicos y más seguros. Dieron con un compuesto que permitía esa meta: ferrocianuro.
Aunque sea un compuesto de cianuro no hay problemas de toxicidad. El cianuro mata porque se une al hierro de los glóbulos rojos de la sangre y los inutiliza, pero en este compuesto ya está unido químicamente al hierro, así que es 100% seguro. De hecho, se suele usar como aditivo alimentario y como fertilizante. Además, es altamente soluble en disoluciones alcalinas de agua en lugar de ácidas como en la anterior versión.
Además, el uso de disoluciones alcalinas tienen otra ventaja. Al no ser corrosiva el sistema de batería de flujo puede ser construido con componentes baratos de una manera sencilla y simple. Puede usarse el plástico, por ejemplo.
El nuevo sistema abre grandes posibilidades, pues estos compuestos orgánicos pueden ser ajustados o cambiados por otros de tal modo que se consiga aumentar las prestaciones de la batería de flujo.
Según la legislación y regulaciones dificultan finalmente la venta de energía solar casera a las compañías eléctricas (en algunos países están obligadas a comprar esta energía), se tendrá más incentivos para instalar sistemas de baterías en las casas, como estas de flujo, que serían lo suficientemente baratas como para ser rentables incluso a esta escala.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: Eliza Grinnell/Harvard Paulson School.