Escalofriante conquista: las baterías acuosas se calientan con el sol
Mejora de la eficiencia energética en el almacenamiento de energía y los vehículos eléctricos en climas fríos
Las baterías acuosas han surgido como una opción prometedora para el almacenamiento de energía a gran escala debido a su asequibilidad, seguridad y ventajas medioambientales. Sin embargo, su aplicación en climas fríos se ha visto obstaculizada por problemas de rendimiento a temperaturas bajo cero, donde la congelación del electrolito y la menor transferencia de iones ralentizan el sistema. Las soluciones convencionales, como el calentamiento externo, consumen mucha energía y son ineficaces, lo que ha llevado a los investigadores a explorar nuevas estrategias que puedan mejorar el rendimiento a bajas temperaturas de las baterías acuosas sin comprometer la eficiencia ni añadir complejidad.
La ilustración muestra un sistema fototérmico de batería acuosa diseñado para entornos de baja temperatura. La luz solar es captada por un colector solar y dirigida a través de un obturador de luz para calentar la batería, aumentando rápidamente su temperatura interna de -20℃ a +23℃. El sistema también integra un controlador de luz/temperatura para mantener un funcionamiento estable, garantizando un rendimiento eficiente incluso en condiciones bajo cero.
Energy Materials and Devices, Tsinghua University Press
Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur y la Universidad de Tecnología Avanzada de Shenzhen han desarrollado una batería acuosa que funciona eficazmente a temperaturas bajo cero. Publicado en Energy Materials and Devices, el 25 de septiembre de 2024, el estudio revela cómo los colectores fototérmicos de corriente y los electrodos en suspensión permiten a la batería generar su propio calor y mantener un rendimiento estable en climas fríos. El sistema utiliza materiales basados en el negro de Ketjen para convertir la luz solar en energía térmica, proporcionando una solución práctica para el almacenamiento de energía en regiones polares y frías.
La principal innovación de este estudio es la integración de materiales fototérmicos en los colectores de corriente de la batería, lo que le permite autocalentarse y funcionar eficazmente a bajas temperaturas. Los colectores negros de Ketjen absorben la luz solar en un amplio espectro (98% de eficiencia de 200 a 2500 nm), generando rápidamente calor que eleva la temperatura del núcleo de la batería de -18°C a 20°C en sólo 22 minutos. A continuación, el calor se distribuye uniformemente mediante electrodos en suspensión de alta conductividad térmica. Para mejorar la estabilidad, el sistema incluye un concentrador de luz y un mecanismo de control de la temperatura, lo que permite a la batería mantener una temperatura central de 20 °C durante los ciclos de carga y descarga incluso cuando las temperaturas externas fluctúan entre -5 °C y 5 °C. Esta tecnología resuelve eficazmente las limitaciones electroquímicas a las que se enfrentan las baterías acuosas en regiones frías, ofreciendo una solución viable para el almacenamiento de energía a gran escala.
El trabajo supone un éxito conjunto de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) y la Universidad de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SUAT). El investigador principal, el Dr. Dawei Wang, antiguo investigador de la UNSW, integrará los recursos intelectuales y las plataformas tecnológicas de la SUAT y la UNSW para hacer posible la traslación tecnológica. Comentó: "Nos esforzamos por impulsar el diseño innovador de tecnologías de energía neta cero. En este ejemplo concreto, hemos esbozado el concepto y fabricado el sistema para lograr el calentamiento por energía solar de un complejo dispositivo de baterías. Esperamos que la traslación de esta solución se adapte a la emergente demanda industrial de baterías de amplia temperatura".
Este avance en la tecnología de baterías es muy prometedor para ampliar el uso de baterías acuosas en el almacenamiento de energía a escala de red, especialmente en regiones frías. Con un rendimiento mejorado a bajas temperaturas, estas baterías podrían desplegarse en zonas polares, proporcionando una alternativa rentable y sostenible a los sistemas de iones de litio. La incorporación de la tecnología fototérmica abre la puerta a nuevas innovaciones en los mecanismos de autocalentamiento de las baterías, aumentando la eficiencia energética en toda una serie de aplicaciones, desde el almacenamiento de energías renovables hasta los vehículos eléctricos que funcionan en climas fríos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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