Un equipo internacional mejora la eficiencia de las baterías de metal líquido
La formulación mejorada del electrolito aumenta la eficiencia energética hasta casi el 100%.
La protección del clima implica recurrir cada vez más a las energías renovables. Pero para almacenar la energía producida por la energía solar, eólica y otros procesos regenerativos, se necesitan sistemas sofisticados. Las opciones de almacenamiento actuales siguen siendo demasiado caras y difícilmente o incluso imposible de reciclar. Los científicos del Instituto de Dinámica de Fluidos del HZDR llevan varios años trabajando en baterías de metal líquido y ahora están a la vanguardia europea. Junto con el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), el científico del HZDR Dr. Norbert Weber ha conseguido optimizar de forma decisiva una novedosa batería de plomo-litio.
Electrodo de metal líquido de litio
Steffen Landgraf, Michael Nimtz
Como se informa en el Journal of Energy Chemistry, gracias a una formulación mejorada del electrolito, el equipo pudo aumentar la eficiencia energética hasta casi el 100% y la densidad energética en un 45% al mismo tiempo.
Cuando aún era postdoc, Norbert Weber, del Instituto de Dinámica de Fluidos, pasó tres meses investigando en el MIT de Boston. Allí conoció a científicos que habían conseguido desarrollar una membrana para baterías de metal líquido que permite fabricar células de alto voltaje. Basándose en esta innovación -es decir, en la membrana entre los electrodos metálicos- Weber, como parte del equipo del MIT en torno al profesor Donald Sadoway, consiguió mejorar de forma decisiva la eficiencia de estas baterías.
Las baterías se exponen a una temperatura de trabajo de más de 400 grados Celsius para que los metales estén presentes en forma líquida. El litio, que se encuentra en la parte superior de la batería, está separado del pesado plomo de la parte inferior por una capa de sal fundida. La membrana funciona como una especie de segunda pared divisoria adicional entre los metales litio y plomo y, por tanto, refuerza la sal fundida impidiendo procesos químicos no deseados que dañarían irreversiblemente la batería.
Además de la membrana, hay otros factores que influyen en la mezcla de la sal fundida. Cuanto menos se mezcle, menor será la autodescarga de las baterías. Esto, a su vez, conduce a una mayor eficiencia. Weber y sus colegas del MIT lograron demostrar que, en varias configuraciones de prueba en las que se inhibía la mezcla de la sal fundida mediante la introducción de óxido de plomo, la eficiencia de la batería aumentaba significativamente, desde el 92 hasta casi el 100%. "La alta densidad de corriente, el interior completamente líquido y la concomitante facilidad de reciclaje hacen de estas baterías una opción ideal de almacenamiento de energía estacionaria para compensar las inmensas fluctuaciones de la energía solar y eólica", estima Norbert Weber.
Para demostrar la posibilidad de aumentar la eficiencia, se utilizó inicialmente una batería de plomo-litio ya existente. En la siguiente fase, los científicos de la HZDR pretenden sustituir el litio y el plomo por materias primas más ecológicas y de fácil acceso: Por ejemplo, el sodio y el zinc, que ya se están investigando en el proyecto SOLSTICE, financiado por la UE y coordinado por HZDR, son candidatos prometedores.
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