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.
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Fuentes y referencias:
Artículo original [2]
Foto: por Rob Baxter, vía Flickr.