Nuevas baterías más baratas y seguras para energías renovables

La semana pasada nos enterábamos gracias a la revista Science de que científicos de la Universidad de Harvard habían logrado crear un nuevo tipo de baterías eléctricas a base de elementos comunes y seguros, como hierro, nitrogeno, carbono, oxígeno…

Este nuevo tipo de baterías pueden dar un enorme espaldarazo a las energías renovables, ya que segun sus inventores el coste en relación a las actuales baterías de litio es mucho menor. Además, al utilizar materiales no tóxicos la seguridad de las mismas las hace aun más interesantes, ya que dichas baterías son incapaces de explotar incluso a plena carga, algo que si ocurre al calentarse en exceso con las conocidas baterías de litio, y que ya han provocado accidentes y heridos en usuarios de dispositivos móviles.

“Es una química que podría tranquilamente en mi garaje”, asegura Michael J. Aziz, profesor de Materiales y Tecnologías Energéticas de la Escuela Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard.

A continuación podemos ver un video de esta Universidad donde se explica de manera sencilla el funcionamiento de estas nuevas baterías, denominadas «flow batteries», o baterías de flujo líquidas:

Las baterías de flujo

Una batería de flujo es un tipo de batería recargable donde la recarga es proporcionada por dos componentes químicos, disueltos en líquidos contenidos dentro del sistema y separados por una membrana. El intercambio de iones (que proporciona flujo de corriente eléctrica) se produce a través de la membrana, mientras los dos líquidos circulen en su propia espacio respectivo.

Una batería de flujo es técnicamente similar tanto a una pila de combustible, como a una celda electroquímica (reversibilidad electroquímica). Ttiene ventajas técnicas interesantes frente a estas, tales como depósitos de líquidos separables potencialmente y casi longevidad ilimitada sobre la mayoría de las pilas recargables convencionales.

Hasta ahora se habían investigado diversos materiales, muchos en la línea de esta nueva investigación (vanadio, hierro, carbono…), es decir, con el objetivo de encontrar alguna combinación de elementos comunes que las pudieran de dotar de suficiente voltaje y capacidad de acumulación como para conseguir ventajas relevantes sobre las baterías sólidas de litio actuales.

Pero hasta ahora no se habían logrado importantes avances, aunque si igualar y abaratar un poco el coste almacenamiento en comparación con las baterías de litio, por otro lado un metal escaso, tóxico y localizado en muy pocos y concentrados emplazamientos en el mundo (bolivia, china, etc.) geoestratégicamente complicados.

El descubrimiento

La base química de esta nueva batería fue un descubrimiento del estudiante posdoctoral Michael Marshak, del estudiante de grado Kaixiang Lin y del profesor Roy Gordon, coautor del estudio. Ellos descubrieron que al combinar un tinte orgánico común con un aditivo alimenticio barato aumentaba el voltaje de la batería alrededor de un 50% sobre los materiales que utilizaron inicialmente.

Sus resultados aportan la primera combinación química para baterías de flujo de alto rendimiento, no inflamables, no tóxicas, no corrosivas y de bajo coste.

Hacia una generación eléctrica 100% renovable

Esta nueva aplicación despierta interés sobre todo para grandes almacenamientos de energía eléctrica a partir de fuentes renovables, que como sabéis no son planificables: el viento sopla cuando quiere, y el sol luce solo de día, y mientras no haya nubes. Esta característica de las fuentes renovables complica la gestión de un sistema eléctrico cada vez más renovable, y aleja del horizonte nuestras ansias por generar electricidad 100% renovable en un futuro a corto plazo.

Sin embargo, gracias a la aplicación masiva de almacenamientos de este nuevo tipo de baterías, podría almacenarse sin problemas los excesos de energía que se pueden generar durante el día o dias muy ventosos, para utilizarlos por la noche o en picos de consumo, lo cual dotaría de una alta capacidad de regulación y gestión a los sistemas de generación renovables.

Este avance permitirá acercarnos más rápidamente hacia ese sueño y objetivo que es el de una generación eléctrica 100% renovable, dejando a los sucios y costosos ciclos combinados de gas como respaldo, mientras que permitirá clausurar las centrales nucleares y las enormemente contaminantes centrales de carbón.

Para saber más: SEAS Harvard