Batería de "ruibarbo" podría almacenar la energía del futuro

Una molécula prácticamente idéntica a el componente principal  del ruibarbo puede ser la clave para el futuro de las energías renovables. Los investigadores han utilizado el compuesto para crear una batería de alto rendimiento "flujo", Esta bateria es una de las principales candidatas para el almacenamiento de la energía renovable en la red eléctrica . Si el prototipo de la batería puede ser ampliado, podría ayudar a empresas de servicios públicos ofrecer las energías renovables cuando el viento está en calma y el sol no está brillando.

Las energías renovables ya son un gran negocio, la energía solar y eólica hoy en día pueden llegar a aumentar en un 7 % la capacidad de generación eléctrica instalada en todo el mundo. a muchos expertos les encantaría que este numero cresta para así limitar las emisiones de carbono de los combustibles fosiles. Pero si los servicios publico utilizan la energía eólica y solar para proporcionar mas del 20% del poder requerido, se encuentran con problemas, esto debido que el sol no siempre les brilla y el viento no siempre sopla.

Se han propuesto numerosas tecnologías para almacenar el exceso de energía renovable para su uso posterior. Por ejemplo en muchas regiones ya se bombean agua hacia arriba y luego lo dirige a través de un generador (Pero eso no funciona en las llanuras). Otras opciones, como las baterías convencionales, siguen siendo demasiado caros y tienen problemas de seguridad.

Las Baterías de flujo son otra opción. A diferencia de las baterías convencionales, que abarrotan los reactivos químicos y los electrodos juntos, baterías de flujo mantienen sus reactivos en tanques separados. La energía puede ser extraída, o alimenta a los reactivos, simplemente haciendo fluir los materiales a los últimos dos electrodos separados por una membrana. Un proyecto piloto a gran escala de la principal contendiente batería de flujo, sobre la base de iones de vanadio disueltos en agua, este proyecto se esta desarrollando en japón por la red de almacenamiento de este país y se completara el próximo año. Pero el gran problema de esto es que el vanadio es caro. El vanadio solo en una batería de flujo con la capacidad de almacenamiento para proporcionar un kilovatio-hora de electricidad, cuesta U$ 81. mas la adición de los otros componentes (que conlleva la creación de las baterías)  eleva el precio de entre $ 350 y $ 700 por kilovatio-hora. Según el Departamento de Energía de los EE.UU., el objetivo de coste para una tecnología de almacenamiento de red "viable" es alrededor de $ 100 por kilovatio-hora.

 

Quinonas

Con la esperanza de estar más cerca de esa marca del valor del kilovatio-hora de electricidad, un equipo dirigido por Michael Aziz, un físico de la Universidad de Harvard, decidió explorar moléculas orgánicas llamadas quinonas. Estos compuestos (quinonas) hace tiempo se conocen por ser expertos en el acaparamiento y la liberación de electrones (Donor-Aceptor de electrones), un requisito clave para un material de la batería. Dichas Quinonas son abundantes en las plantas e incluso aceite crudo, haciéndolos potencialmente barato. Así Aziz  y sus estudiantes comenzaron a probar diferentes tipos de quinonas en una batería de flujo y consiguió unos resultados justos. Eso los llevó a formar un equipo con químicos teóricos dirigidos por Alán Aspuru-Guzik, de Harvard, para calcular las propiedades de más de 10.000 moléculas de quinona. Ahí es donde dieron con el compuesto denominado rhubarblike, proveniente del Ruibarbo.

Aziz y su equipo lo incorporaron a su configuración de batería de flujo . En un tanque que ponen la quinona , abreviado AQDSH2 , disuelto en agua . En un depósito separado ponen Br2 , o líquido bromo. Para obtener electricidad fuera, bombean los dos líquidos (electrodos adyacentes "últimos") separados por una membrana conductora de protones delgada. En uno de los electrodos , cada molécula de quinona da hasta dos electrones y dos protones . Los electrones postal a través de un circuito externo para el electrodo opuesto, donde se encuentran con los protones que pasan a través de la membrana. Los socios continuación, se combinan con un átomo de bromo para formar moléculas de HBr . Para almacenar la energía , los investigadores sólo tiene que ejecutar las bombas en marcha atrás y proporcionan electrones energéticos . Eso induce a los hidrógenos de romper con átomos de bromo y vuelva a conectar a sí mismos a la quinona en el electrodo opuesto. En un artículo publicado en línea en la revista Nature , Aziz y sus colegas muestran que la batería de flujo de quinona no sólo funciona, sino que también parece estable en las primeras pruebas y proporciona un poder considerable . Y lo mejor de todo , Aziz señala que el costo de las quinonas y el bromo es alrededor de un tercio del costo de vanadio, por lo que es potencialmente una opción mucho más barata.

 "Es un gran nuevo conjunto de materiales", dice Mike Perry, un experto batería de flujo en el United Center de Investigación de Tecnologías en East Hartford, Connecticut, cuya compañía está desarrollando baterías de flujo de vanadio avanzados. Pero el bromo es altamente cáustico, Señala Perry, que pueden aumentar el costo de una batería de flujo final que se basa en ella. Aziz dice que su grupo está estudiando otros compuestos orgánicos para sustituir el bromo también. Si funciona, las nuevas baterías podrían dinamizar esfuerzos para añadir energía renovable a la red eléctrica y reducir la dependencia de la sociedad sobre la energía generada en los combustibles fósiles.

Fuente: Science Magazine,  Science NOW.