Los propietarios del sistema de almacenamiento de energía podrían ver ahorros significativos con una nueva tecnología de batería de flujo que se proyecta que costará un 60 por ciento menos que las baterías de flujo estándar de la actualidad.
La batería de flujo acuoso orgánico, descrita en un artículo publicado en la revista Materiales de energía avanzada se espera que cueste $ 180 por kilovatio-hora una vez que la tecnología esté completamente desarrollada. El menor costo se debe a que los materiales activos de la batería son moléculas orgánicas de bajo costo, en comparación con los metales básicos utilizados en las baterías de flujo actuales.
"Pasar de los elementos de metal de transición a las moléculas sintetizadas es un avance significativo porque vincula los costos de la batería con la fabricación en lugar de los precios de los metales básicos", dijo Imre Gyuk, gerente del programa de almacenamiento de energía de la Oficina de Entrega de Electricidad y Fiabilidad Energética del Departamento de Energía OE, que financió esta investigación.
"Los electrolitos líquidos a base de agua de la batería también están diseñados para ser un reemplazo directo para los sistemas de baterías de flujo actual", dijo el científico de materiales de PNNL Wei Wang, uno de los autores correspondientes del documento. "Los propietarios de baterías de flujo actual pueden mantener sus actualesinfraestructura, drene sus electrolitos más caros y reemplácelos con electrolitos de PNNL ".
corrientes cambiantes
Las baterías de flujo generan energía bombeando líquidos desde tanques externos a una pila central. Los tanques contienen electrolitos líquidos que almacenan energía. Cuando se necesita energía, las bombas mueven los electrolitos de ambos tanques a la pila donde se produce electricidad por una reacción electroquímica.
Tanto las baterías de flujo como las sólidas, como las baterías de iones de litio que alimentan a la mayoría de los vehículos eléctricos y teléfonos inteligentes hoy en día, se inventaron en la década de 1970. Las baterías de iones de litio pueden transportar mucha más energía en un espacio más pequeño, lo que las convierte enideal para usos móviles. La tecnología ganó aceptación en el mercado rápidamente, tanto para usos móviles como teléfonos celulares como para usos estacionarios más grandes, como el soporte de la red eléctrica.
Las baterías de iones de litio ahora representan alrededor del 70 por ciento de las baterías conectadas a la red que funcionan en el mundo, según los datos de la Base de datos de almacenamiento de energía global del DOE-OE. Sin embargo, los problemas con el rendimiento, la seguridad y la vida útil pueden limitar el uso de la tecnología para la energía estacionariaalmacenamiento.
Las baterías de flujo, por otro lado, almacenan sus productos químicos activos por separado hasta que se necesita energía, lo que reduce en gran medida las preocupaciones de seguridad. Las baterías de flujo basadas en vanadio se han vuelto más populares en los últimos años, especialmente después de que PNNL desarrolló un nuevo diseño de batería de vanadio en 2011 queaumentó la capacidad de almacenamiento en un 70 por ciento. Tres compañías diferentes han licenciado la tecnología detrás del diseño de vanadio de PNNL.
Según el dato de la base de datos de almacenamiento de energía global, casi el 79 por ciento de las baterías de flujo de trabajo del mundo están basadas en vanadio. Si bien se espera que las químicas de vanadio sean el estándar por algún tiempo, las reducciones futuras de los costos de las baterías de flujo requerirán alternativas menos costosas comocomo orgánicos
Probado y probado
La nueva batería de flujo de PNNL presenta dos electrolitos principales: un anolito de viológeno de metilo electrolito negativo y un catolito de 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-oxilo o 4-HO-TEMPO electrolito positivoUn tercero, el electrolito de soporte lleva cloruro de sodio, cuyos iones de cloruro permiten que la batería descargue electricidad al mezclar electrones en la pila central.
"El uso de materiales fácilmente disponibles hace que nuestra batería de flujo acuoso totalmente orgánica sea más sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Como resultado, también puede hacer que la energía renovable que almacena y la red eléctrica que admite sea más ecológica", dijo Wei.
Para probar el nuevo diseño de la batería, Wang y sus colegas crearon una pequeña batería de 600 milivatios en una encimera de laboratorio. Cargaron y descargaron repetidamente la batería a varias densidades de corriente eléctrica, que van de 20 a 100 miliamperios por centímetro cuadrado.El rendimiento óptimo de la batería de prueba fue de entre 40 y 50 miliamperios por centímetro cuadrado, donde se retuvo aproximadamente el 70 por ciento del voltaje original de la batería. También encontraron que la batería continuó funcionando mucho más allá de los 100 ciclos.
Luego, el equipo planea hacer una versión más grande de su batería de prueba que sea capaz de almacenar hasta 5 kilovatios de electricidad, lo que podría soportar la carga máxima de una casa típica de los EE. UU. Otros esfuerzos en curso incluyen mejorar el ciclo de la batería para quepuede retener más de su capacidad de almacenamiento por más tiempo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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