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Batería orgánica de megaflujo: un gran avance para las energías renovables

Batería orgánica de megaflujo: un gran avance para las energías renovables

Harvard desarrolló recientemente un nuevo tipo de batería de flujo que podría revolucionar el almacenamiento eléctrico masivo, convirtiendo los recursos de energía renovable en la solución final para la confiabilidad y sostenibilidad.

Recientemente, un equipo de Harvard informó en un artículo publicado en Naturaleza, una batería nueva e innovadora a gran escala que podría alterar fundamentalmente la base del almacenamiento de energía.

El dispositivo reportado es una batería de flujo libre de metales que funciona en base a la electroquímica de pequeñas moléculas orgánicas que son abundantes y económicas. Las moléculas basadas en carbono, también llamadas quinonas, se pueden usar para almacenar energía de la misma manera que las plantas y los animales usan moléculas similares para almacenar energía. La molécula es casi idéntica a las moléculas de almacenamiento de energía similares que se utilizan en el ruibarbo.

Un problema sistemático con la energía renovable es la inconsistencia del clima que proporciona entornos subóptimos para la producción de energía, lo que hace que los recursos sean poco confiables e inconsistentes. Durante los períodos de inactividad, se producen cantidades mínimas de electricidad, sin un mecanismo de respaldo actual que garantice un suministro constante de electricidad. Sin embargo, gracias al equipo de investigación de Harvard, es posible que hayan resuelto las deficiencias de energía renovable mediante el desarrollo de una batería masiva y económicamente viable.

Las baterías se construyeron y probaron con éxito en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard. Encima 10,000 quinonas Se examinaron moléculas para determinar el candidato óptimo en el que basar la batería.

Las moléculas seleccionadas se almacenan en solución dentro de tanques externos masivos cuyo tamaño es directamente proporcional a la capacidad de almacenamiento de energía. Después más de 100 ciclos de carga, no se observó una degradación significativa. Sin embargo, se necesitarán muchas más pruebas para poder soportar los miles de ciclos de carga que las grandes unidades industriales necesitarán mantener.

La molécula se desarrolló con inspiración derivada de la vitamina B2, que los mamíferos utilizan para almacenar energía de los alimentos dentro del cuerpo.

"Con sólo un par de ajustes a la molécula B2 original, este nuevo grupo de moléculas se convierte en un buen candidato para baterías de flujo alcalino", dice Michael J. Aziz, profesor de tecnologías de materiales y energía de Gene and Tracy Sykes.

"Tienen una alta estabilidad y solubilidad y proporcionan un alto voltaje de batería y capacidad de almacenamiento. Debido a que las vitaminas son muy fáciles de fabricar, esta molécula podría fabricarse a gran escala a un costo muy bajo. Diseñamos estas moléculas para satisfacer las necesidades de nuestra batería , pero realmente fue la naturaleza la que insinuó esta forma de almacenar energía ”, agrega Roy Gordon, profesor de química y profesor de ciencia de materiales Thomas Dudley Cabot.

Aunque las baterías de flujo anteriores se han utilizado a pequeña escala, la solución requerida a menudo comprende un fluido costoso y difícil de mantener, lo que hace que la batería no sea económicamente viable. Sin embargo, la nueva investigación sugiere que la nueva molécula es capaz de un alto rendimiento, capaz de almacenar inmensas cantidades de energía similar al mecanismo utilizado dentro de los organismos vivos.

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Mejor aún, los compuestos requeridos son increíblemente baratos y no tóxicos de producir, lo que acerca la realidad de las baterías de flujo mucho más cerca de lo que se había anticipado. "Todo el mundo del almacenamiento de electricidad ha estado usando iones metálicos en varios estados de carga, pero hay un número limitado que puede poner en solución y usar para almacenar energía, y ninguno de ellos puede almacenar económicamente cantidades masivas de energía renovable", dice Gordon. . “Con las moléculas orgánicas, presentamos un nuevo y vasto conjunto de posibilidades. Algunos de ellos serán terribles y otros realmente buenos. Con estas quinonas, tenemos las primeras que se ven muy bien ”.

Actualmente, el equipo está trabajando en el desarrollo de tanques de almacenamiento para trabajar al lado y al unísono con los proveedores actuales de energía renovable. Sin embargo, el equipo también está buscando proporcionar baterías para uso no comercial. “Imagine un dispositivo del tamaño de un tanque de aceite para calefacción de una casa en su sótano. Almacenaría el valor de un día de luz solar de los paneles solares en el techo de su casa, potencialmente proporcionando suficiente energía para su hogar desde el final de la tarde, durante la noche, hasta la mañana siguiente, sin quemar ningún combustible fósil ”, dice Marshak, otro colaborador del proyecto.

El proyecto se encuentra actualmente en un período de desarrollo de tres años en colaboración con Sustainable Innovations, LLC. El equipo espera lanzar pronto un dispositivo funcional del tamaño de un remolque para caballos. El sistema propuesto será una unidad portátil, capaz de conectarse a paneles solares en los techos de los edificios. Con el apoyo de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) del Departamento de Energía de EE. UU. Y algunos otros patrocinadores, tal vez la era renovable y sostenible del uso y almacenamiento de energía esté sobre nosotros, prometiendo un futuro mejor para el mañana.

Escrito por Maverick Baker

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