Los investigadores obtienen resultados prometedores contra la pérdida de capacidad en las pilas de vanadio
Un estudio computacional realizado en Brasil podría ayudar a prolongar la vida útil de estas baterías, muy utilizadas por empresas de servicios públicos y fabricantes
Un artículo de investigadores del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF) de Brasil describe una estrategia eficaz para mitigar la pérdida de capacidad de carga en las baterías de flujo redox de vanadio, que se utilizan en las empresas eléctricas, entre otros sectores, y pueden acumular grandes cantidades de energía. El CDMF es un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (RIDC) financiado por la FAPESP y albergado por la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en el estado de São Paulo.
El estudio incluyó simulaciones por ordenador diseñadas para averiguar cómo la fuga de iones entre el anolito y el catolito, denominada pérdida de transporte, provoca la desactivación de la pila.
CDMF
El estudio incluyó simulaciones por ordenador diseñadas para averiguar cómo la fuga de iones entre el anolito y el catolito, denominada pérdida de transporte, conduce a la desactivación de la batería, y cómo mitigar esta pérdida para mantener la concentración de iones constante a lo largo del tiempo. Inicialmente, los investigadores estimaron los efectos de la densidad de corriente, la concentración de especies activas y el flujo volumétrico en la pérdida de capacidad. En la segunda etapa se buscaron las condiciones óptimas para minimizar la pérdida de capacidad basándose en el flujo entre cubas de electrolito en dirección opuesta a la contaminación cruzada (transporte de especies electroactivas a través de la membrana).
Los resultados mostraron que la densidad de corriente y la concentración de especies activas eran las principales variables que afectaban a la pérdida de capacidad. Según los investigadores, su planteamiento consiguió mitigar la contaminación cruzada en distintas combinaciones de las dos variables, proporcionando un flujo óptimo entre los tanques de electrolito en distintas condiciones de funcionamiento.
Ernesto Pereira, último autor del artículo y profesor de la UFSCar, señaló que la principal ventaja de las baterías de flujo redox es la ausencia de envejecimiento de los electrodos, ya que los componentes electroactivos se disuelven en las soluciones en lugar de recubrirse sobre los electrodos.
Se espera que las baterías de flujo redox de vanadio comerciales tengan una vida útil más larga que otros tipos, aunque el estudio se realizó a pequeña escala. "La pérdida de eficiencia energética debida al envejecimiento es mínima, dado el lento ritmo de envejecimiento", dijo.
Los investigadores explicaron que están explorando y analizando computacionalmente las baterías de flujo, con baterías comerciales como modelo, como parte de una estrategia más amplia que incluye el desarrollo de sustancias orgánicas novedosas para este tipo de baterías.
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Publicación original
Luis Felipe Pilonetto, Felipe Staciaki, Eryka Nóbrega, Evaldo B. Carneiro-Neto, Jeyse da Silva, Ernesto Pereira; "Mitigating the capacity loss by crossover transport in vanadium redox flow battery: A chemometric efficient strategy proposed using finite element method simulation"; Chemical Engineering Journal, Volume 474
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