NeoFronteras

Batería de flujo barata de larga duración

Área: Medio ambiente,Tecnología — Domingo, 12 de Febrero de 2017

Una batería de flujo barata usa agua neutra como disolvente y aguanta muchos miles de ciclos de carga sin degradarse.

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Hay una noticia que todavía no ha sido anunciada por los políticos: el estilo de vida que hemos mantenido hasta ahora es imposible de poderse mantener, simplemente hemos alcanzado los límites energéticos, geológicos, climáticos y ecológicos del planeta Tierra.

Como no queremos asumir este hecho objetivo, seguimos en una huida hacia adelante en la que organizamos guerras por los recursos, contaminamos, expoliamos y destruimos los océanos y el clima de la Tierra.

Podemos creer que a base de energías renovables y usando la electricidad como vector energético puede ser posible mantener ese estilo de vida, pero eso no es posible, sobre todo al ritmo desbocado de crecimiento económico y poblacional exponenciales. Podríamos mantener un estilo de vida digno y feliz, sin muchos hijos y lujos, pero hacia ese estilo de vida no es al que nos empuja el sistema económico.

Esos 8 señores con tanta riqueza como los 3500 millones más pobres del planeta no se van a resignar. Y, aunque se lo pidamos por la buenas y por favor, esos señores (y muchos otros) no van a repartir sus riquezas para así salvar el planeta y la humanidad.

En un futuro con escasez de energías fósiles, la pobreza y desigualdad energética serán generalizadas. Si nos creemos que todos los coches del futuro cercano serán eléctricos habrá que sacar el litio de otro planeta, pues no habrá suficiente para tanta batería. El hombre rico conducirá su Tesla, usted, pobre lector, no.

Si en algún momento recapacitamos y decidimos vivir una vida más austera, pero más feliz, tendremos que implementar nuevas ideas tecnológicas que nos permitan vivir dignamente con energías renovables.

La energía solar fotovoltaica se ha abaratado considerablemente en los últimos años. Ya es posible alimentar una casa de forma económica con este tipo de energía. Siempre que no tratemos de almacenarla, claro. Porque el problema sigue siendo el mismo: el asunto de las baterías.

El litio no es tan abundante en la corteza terrestre y barato como quisiéramos y, encima, es costoso de extraer desde el punto de vista energético. Además, una batería de litio aguanta como máximo unos mil ciclos y luego hay que cambiarla por una nueva. Esto quiere decir que si colocamos unas baterías de litio para almacenar la electricidad que una casa unifamiliar produce con sus placas solares y aerogeneradores, entonces a los pocos años las tendremos que cambiar.

La solución está en desarrollar otros tipos de baterías que, aunque sean grandes, pesadas y engorrosas, aguanten muchos más ciclos de carga y se confeccionen con elementos que no sean escasos o caros.

Una buena idea es la que proponen investigadores de Harvard. Estos han conseguido desarrollar un batería de flujo que almacena la energía en una disolución de moléculas orgánicas en agua de pH neutro durante más de diez años. La solución (o disoluciones) no es tóxica, no es corrosiva y es de coste reducido.

Las baterías de flujo almacenan la energía en tanques en donde se depositan unas disoluciones. Pero las que hay en la actualidad sufren frecuentemente de una degradación de la capacidad de almacenar energía conforme aumenta el número de ciclos de carga-descarga. Por esta razón necesitan un mantenimiento periódico del electrolito para así restaurar su capacidad original.

Este equipo de investigadores ha modificado la estructura de las moléculas tanto en la disolución electrolítica positiva como en la negativa para hacer que el disolvente sea agua neutra. Con ello han logrado que sólo pierda un 1% de capacidad después de 1000 ciclos de carga. Además, al no tener electrolitos corrosivos, pueden usarse materiales baratos para su construcción, incluidos tanques, tuberías y bombas.

La clave fue saber por qué la molécula de viologen se degradaba tan rápido en la disolución original como electrodo negativo. Una vez identificado el problema, fueron capaces de modificar la estructura de esta molécula para hacer que fuera más resistente.

Paralelamente, trabajaron sobre el ferroceno como electrodo positivo, una molécula conocida por sus propiedades electromecánicas. El ferroceno es muy bueno almacenando carga eléctrica, pero es completamente insoluble en agua, por lo que se suelen usar disolventes orgánicos que son inflamables y caros. Modificar el ferroceno para que fuera soluble en agua fue otra de las claves.

Un pH neutro es especialmente importante a la hora de ayudar a mantener el coste bajo de la membrana iónica que separa los dos lados de la batería. Hoy en día se usan membranas de polímeros muy caras que tienen que ser resistentes a los líquidos corrosivos que hay a cada lado. Llegan a costar un tercio del precio total de la batería. En este caso pueden ser reemplazadas por membranas de hidrocarbono mucho más baratas.

Según los investigadores, este tipo de batería se podría instalar en el sótano de la casa al no tener problemas de seguridad. Y si tiene fugas no corroerá el suelo ni los cimientos de la misma.

El Departamento de Energía de EEUU ha marcado como meta lograr una batería que cueste menos de 100 dólares por kwh, lo que la haría a las energías eólica o fotovoltaica competitivas respecto a las fuentes convencionales.

Esta nueva batería de flujo supone un paso más hacia ese objetivo de colocar baterías económicas y efectivas en muchos lugares. Los investigadores esperan que la eficacia y duración de este tipo de baterías haga que sea el estándar a la hora de instalarlas en las infraestructuras de las redes eléctricas.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5329

Fuentes y referencias:
Artículo original
Foto: por Rob Baxter, vía Flickr.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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11 Comentarios »

  1. JavierL:

    Cuantos dólares por kwh representaria esta batería?

  2. NeoFronteras:

    No lo dicen. Además, una cosa es lo que cuesta producir el sistema y otra el precio por el que lo quieran vender. De entrada tienen todo patentado.

  3. Dr. Thriller:

    Entendido como un paso en la dirección correcta, efectivamente así es. Pero el viológeno (familia de derivados del clroruro de dipiridinio) del eco-verdes no tienen ni el Fake Seal of Approval. Aparte de indicadores, son herbicidas, altamente venenosos tanto para las personas como para el medio ambiente, de hecho hay truculencias por un tubo porque en países en vías de desarrollo son muy usados para suicidios y asesinatos (algo pasaba similar en España en épocas pretéritas con matarratas y similares). El ferroceno, que es un órganometálico, comparado con esto son polvos de talco, pero también es altamente lesivo al medio ambiente.

    Claro, todo depende de cómo se tome. Como uno está acostumbrado a la buena y vieja batería cafre de sulfúrico, pues tiene su sesgo. Pero tengo para mí que un derrame de esta batería es peor que una de sulfúrico, cuyo daño se limita al consumo de éste arrasando (deshidratando) lo que toque. Evidentemente, aunque no se diga, las de litio de ecológicas tienen todavía menos. Y claro está, hablamos de producirlas en masa y tener una batería de ídems en casa con todo su servicio de reposición y mantenimiento.

    A todo esto, no sé si los viólogenos en sí mismos están patentados, que podría ser.

    Pero vamos, está claro que si hay voluntad se puede llegar. El problema de la electricidad es que al generarse en el entorno socioeconómico donde tuvo su eclosión se primó a las grandes productores y un determinado esquema de distribución (masiva, industrial), en vez de un sistema más descentralizado, autónomo y con puntos de producción más abundantes, próximos y de capital más repartido. La cultura siempre lleva la batuta.

    A mayores del tema, estos días ha salido en la prensa del régimen (la generalista), que si simplemente toda la flota de vehículos privados del Reino Unido pasaran a propulsión eléctrica, habría que poner en servicio no sé cuántas centrales nucleares adicionales. Tenemos pues dos grandes avances, la medida “reator nucular” para consumo energético (en lugar del kWh o los vulgares Joules), tal y como se usa la cancha del deporte X como medida de longitud/área p.ej., y la obvia constatación de que se está haciendo llegar a las Masas Populares la idea de que consumimos mucho, mucho.

    Enlazando con el tema del transporte toneládico privado individual, me pregunto si también vale la pena investigar, aparte de sistemas electroquímicos para almacenar energía, los puramente mecánicos. Por ejemplo, hay un conocido ingeniero francés que lleva ya década y media ensayando coches de aire comprimido, es decir, que cuentan con tanques de aire comprimido cuya liberación hace como un Stirling inverso, y que se cargarían por las noches en las horas valle de la red, no sé hasta qué punto esto es energéticamente rentable, porque el almacén gravitatorio sí es válido con grandes masas (p.ej. bombear agua de nuevo a las represas), pero no en estructuras domésticas.

  4. Pocosé:

    Para automoción no se, demasiado peso y volumen en las bombonas.
    Podría ser factible para el autoconsumo, cualquiera podría acoplar compresor reversible, bombonas y alternador. Y aunque no demasiado atractivo para las empresas, que al no poder patentar, tampoco vislumbrarían posibilidad de “Pelotazo”, pero una vez constatada su eficiencia y rentabilidad habría demanda y por tanto posibilitad de negocio.
    Y tambien sería muy factible que la rentabilidad fuese desmontada a base de impuesto a la tenencia de bombonas susceptibles de almacenar aire comprimido. ¡¡Las sagradas puertas giratorias!!

  5. Esteban Ferahian:

    El proceso inverso a la electrodialisis fotovoltaica produce electricidad, solo con agua destilada y salmuera. En Europa hay un superauto circulando con ese principio. Nada mas

  6. Tomás:

    Pero es que, por muy limpia que sea la energía, cuanta más tengamos, y más barata sea, más podremos utilizar para extraer recursos, que para eso la queremos. Así que ¡viva el desarrollo sostenible!, entelequia favorita de todo político que se precie… ¡y la gente parece que se lo cree! Desarrollo sostenible: lo importante es el concepto. ¿Pero qué coño -que tanto gusta a Dr. Thriller- es eso?

  7. Miguel Ángel:

    Sobre eso comenta también algo Neo, querido Pocosé:

    “Hay una noticia que todavía no ha sido anunciada por los políticos: el estilo de vida que hemos mantenido hasta ahora es imposible de poderse mantener”

    La cuestión está en enfrentar el panorama sin caer en la más franca depresividad, pero tampoco en la inacción. Y ahí tengo el gusto de poner como modelo a Tomás, que no se detiene en cultivarse para después criticar, sino que enseguida propone -si no emprende- su idea de solución, ya tenga que bregar con el politiquillo local de turno, con alguna inexactitud de Wikipedia, amén del buen número de proyectos novedosos que ha emprendido durante su trayectoria.

    Y abrazos para ambos.

  8. Tomás:

    Muy querido Miguel:
    Me parece que eso son apreciaciones tuyas sobre mí con el solo fundamento de la amistad. De todas formas, muchas gracias por tan buena opinión.
    Y volviendo a lo nuestro, como dice el artículo y tu resaltas, no es posible mantener el estilo de vida de lo que llamamos el primer mundo, y es inhumano tolerar la pobreza extrema del que llamamos tercer mundo. Pero mucha gente no se lo cree. Y no es por mala fe. Creo que en su mente anida la esperanza en que la tecnología resolverá cualquier problema, además de que, mientras en el super haya alimentos que comprar, no hay por qué preocuparse. No ven ni quieren ver, porque seguramente “son cosas tristes que no me gustan”, como me dijo alguien cercano. Como dice Neo -este sí que hace, porque divulga, que es educar, y muy bien- en la primera parte del artículo “Si en algún momento recapacitamos…”, pero no lo creo. Hay cosas muchísimo más importantes: Corea y su locura -bueno, la de sus dirigentes; los demás, son marionetas-, Israel y su cruel y desmemoriado abuso de poder, las corrupciones, continentales ya -trayendo a colación Suramérica-, el islamismo radical con su estrategia terrorista, etc..
    Bah, como ya lo sabemos, no enumeremos más.
    Ayer veía un reportaje sobre la islas de Panamá, cuyo porvenir es muy problemático por su poca altura sobre el nivel del mar por lo que ya se están planteando trasladarse a tierra continental. Su habitantes nativos llevan una economía propia en la que prima el carácter social, sin apenas diferencias, y que enseñan desde la escuela a los más pequeños. Pero siendo tan pocos en comparación con el resto, incluso dentro del país, no espero que su ejemplo cunda. Puro optimismo.
    Abrazos miguelianos para todos.

  9. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Hubo que rescatar su comentario 6 del spam. Fue a para allí por obvias razones.

  10. Tomás:

    Querido Neo: Lo comprendo, pero es que no pude resistirme en provocar a Dr. Thriller. Lo que pasa es que no lo he logrado. ¿Qué se le va a hacer?

  11. Miguel Ángel:

    Mi querido Tomás:

    Es que Neo es también de los pocos que actúan. Además, creo que hay que concederle el máximo valor porque ya nos ha comentado en alguna ocasión que anda muy escaso de tiempo. Luego está la elegancia de presentar una página prácticamente libre de publicidad, sin banners, ni cookies.
    Es algo que valoro especialmente porque yo no tengo tanta iniciativa y tampoco veo que la tengan, por regla general, las personas de mi entorno.

    Chorrocientosmil abrazos.

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