Baterías de flujo redox por 66 dólares/kWh a partir de residuos de la industria del acero

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Científicos de la Universidad del Sur de California (USC) afirman haber desarrollado una batería de flujo redox barata y segura.

El dispositivo incorpora sulfato de hierro -un producto de desecho barato de la industria del acero- junto con el material orgánico de ácido disulfónico de antraquinona (AQDS), ya utilizado para mejorar la estabilidad y solubilidad de las baterías de flujo redox.

“Aunque los dos compuestos son bien conocidos individualmente, es la primera vez que se han combinado para demostrar su potencial de almacenamiento de energía a gran escala”, afirmaron los investigadores.

Los científicos estimaron que podrían producir un dispositivo basado en los dos compuestos a escala comercial por 66 dólares/kWh basado en sulfato de hierro que cuesta alrededor de 0,10 dólares por kilo y AQDS, 3 dólares. “Si se fabricara a escala, la electricidad costaría menos de la mitad de la energía derivada de las baterías redox que utilizan vanadio, que es más caro y tóxico”, dijo el grupo de la USC.

Los científicos no encontraron ningún cambio mensurable en la capacidad del dispositivo en más de 500 ciclos, en las células simétricas, y ningún deterioro del material activo durante los largos períodos de ciclo. “Aunque el voltaje de la celda termodinámica de 0,62 V no es tan alto como el del sistema de vanadio, proyectamos un costo de material activo (incluyendo el ácido), de unos 54 dólares/kWh para la celda simétrica, usando soluciones ácidas de sulfato de hierro y AQDS”, escribió el equipo en el estudio “A Durable, Inexpensive and Scalable Redox Flow Battery Based on Iron Sulfate and Anthraquinone Disulfonic Acid”, publicado en Journal of The Electrochemical Society.

Pérdidas de tensión

Los investigadores también determinaron que las principales pérdidas de voltaje se debían a la resistencia óhmica del electrodo y el electrolito – la oposición de los materiales al flujo de la corriente eléctrica.

Los investigadores de la USC dijeron que redujeron la resistencia óhmica en casi un 40% al alterar la composición de los electrodos modificados con nanotubos de carbono. Eso, afirman, dio lugar a un aumento en el voltaje de descarga, lo que condujo a un aumento en la densidad de potencia y la eficiencia energética del sistema. “Con estas características, la batería de hierro/AQDS supera los desafíos que se encuentran con otras baterías de flujo basadas en hierro”, dijeron los desarrolladores del dispositivo.

Aunque la batería de hierro-AQDS ofrece un voltaje de célula más bajo que las alternativas de flujo redox de vanadio, eso se vería más que compensado por una mayor durabilidad y menores costos de material, según el grupo del sur de California.

En enero, un grupo internacional liderado por el centro de investigación español CIC EnergiGune dijo que estaba diseñando novedosas baterías de flujo orgánico redox. Los investigadores dijeron que sus dispositivos ofrecerían una mayor duración y mayores densidades de potencia y energía en un formato más respetuoso con el medio ambiente. La Comisión Europea aportó 3,8 millones de euros a esa iniciativa. “El proyecto tiene como objetivo demostrar que las baterías de flujo orgánico pueden ser una alternativa sostenible a las baterías de vanadio, un material incluido en la lista de materias primas críticas de la Comisión Europea”, dijeron los científicos del centro español.