ENERGÍA

Una batería de metal líquido para un futuro con energías renovables

Científicos del MIT dan un paso hacia la próxima revolución global: conseguir baterías de bajo coste que almacenen la energía producida por fuentes renovables. Si funciona, podría cambiar el mundo.

Un esquema de la batería
Un esquema de la batería Felice Frankel (Nature)

El almacenamiento de la electricidad producida por fuentes renovables como el viento o la energía solar, o incluso de centrales más convencionales, sería una forma sencilla de que la red eléctrica de un país o región pudiera ajustarse consistentemente a la demanda en cada momento usando energías no contaminantes. El problema para llevarlo a cabo se puede resumir en dos aspectos: coste y necesidad de espacio de estos sistemas de almacenamiento.

Ahora un grupo de investigadores dirigidos por el visionario Donald Sadoway, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), una de las personas más influyentes del mundo según la revista Time en 2012 por su trabajo con baterías, ha presentado un nuevo prototipo de batería de metal líquido, mecánicamente muy simple, que podría ser una solución. Sadoway y dos de los coautores del artículo que se publica en Nature, han fundado una empresa para el desarrollo de un prototipo comercializable.

El proceso de fabricación es relativamente sencillo y el coste es bajo.

La batería consiste en un electrodo negativo de litio líquido, un electrolito consistente en una sal fundida y una aleación también líquida de antimonio y plomo que actúa como electrodo positivo. Como estos materiales no se mezclan entre sí, el proceso de fabricación es relativamente sencillo y excluye la necesidad de uso de membranas de separación sofisticadas hechas de metales preciosos, con lo que el coste de fabricación se rebaja notablemente. La ausencia de membranas, además, hace que la batería tenga unos ciclos de recarga más largos y mayor densidad de corriente, lo que también favorece la reducción de costes unitarios.

Un posible inconveniente de estas baterías es mantener sus componentes en estado líquido, ya que parte de la energía aportada al sistema debe consumirse en ello. Los investigadores consiguieron densidades de corriente de 275 mA/cm2, con una eficiencia de ciclo del 98% en la carga y del 73% en el ciclo completo, operando a una temperatura de 450ºC. Sin embargo este prototipo, al usar plomo, ha reducido la temperatura con respecto al anterior en 250ºC.

La batería es muy segura y no contamina, aunque falta por ver su durabilidad.

Por otra parte la temperatura de funcionamiento puede ser también una ventaja: en caso de rotura del contenedor, la temperatura cae y los componentes se solidifican, por lo que no contaminan. En este sentido es una batería más segura que otra que funcione a temperatura ambiente.

Sin embargo, lo que hará que se adopten estos sistemas en el futuro es la pérdida de capacidad que tengan a lo largo de su vida operativa. Los experimentadores han cargado y descargado completamente su dispositivo 450 veces en 75 días; la extrapolación de los resultados indica que la batería conservaría el 85 % de su capacidad inicial a los 10 años de funcionamiento. Parte de esta vida operativa tan larga se debe al hecho de que no existen partes móviles que puedan degradarse con el uso, como ocurre en las baterías de litio de teléfonos y portátiles.

Sadoway ya ha revolucionado varias veces el mundo de las baterías. Su gran proyecto para el desarrollo de las baterías a gran escala para favorecer el uso de las energías renovables parece cada vez más cercano. Y será una revolución global. 

Referencia: Kangli Wang, Kai Jiang, Brice Chung, Takanari Ouchi, Paul J. Burke, Dane A. Boysen, David J. Bradwell, Hojong Kim, Ulrich Muecke & Donald R. Sadoway (2014) Lithium–antimony–lead liquid metal battery for grid-level energy storage Nature DOI: 10.1038/nature13700

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.


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