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Científicos de Canadá, China y EE. UU. Están Desarrollando una Batería de Aluminio-azufre Más Barata y Capaz de Entregar un Óptimo Desempeño. Prototipo del Componente Ya Soporta Cientos de Ciclos.
Las baterías de flujo o líquidas pueden resolver grandes problemas con la intermitencia de las energías renovables, como la energía eólica y solar, almacenando la electricidad en compuestos químicos, revirtiendo el proceso durante la noche o cuando los vientos estén débiles. El desafío ahora es encontrar compuestos químicos que puedan hacer esto posible de manera que cumplan con los requisitos de viabilidad técnica y económica. Con este objetivo, un equipo de científicos internacionales de Canadá, China y EE. UU. decidió invertir el modo tradicional en la forma en que se realizan las investigaciones sobre nuevos componentes, resultando en una batería de aluminio-azufre.
Cientistas de Canadá, China y EE. UU. Utilizan Materiales de Bajo Costo
En lugar de investigar los compuestos más eficientes en el almacenamiento de energía y luego intentar reducir los costos, Quanquan Pang y sus colegas tomaron los elementos más baratos y comenzaron a observar lo que podría hacerse con los mismos. El equipo de científicos comenzó estudiando la tabla periódica, buscando metales baratos y muy presentes en la Tierra que pudieran reemplazar el raro y caro litio.
El metal dominante en el mercado, el hierro, no tiene las propiedades electroquímicas ideales para poder producir una batería eficiente, pero el aluminio, segundo metal más abundante, posee esas propiedades. De hecho, el aluminio es el metal más abundante en la Tierra en términos de composición planetaria.
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Ya el más barato de todos los no metales es el azufre, por lo que se convirtió en el material preferido para el segundo electrodo. De esta manera, quedaba decidir qué colocar como electrolito en la batería de aluminio-azufre, el material para colocar entre los dos electrodos para transportar iones hacia adelante y hacia atrás durante la carga y descarga de la batería.
Batería de Aluminio-azufre
El equipo de científicos de EE. UU., Canadá y China probó algunos polímeros, sin embargo, acabó regresando su enfoque a una variedad de sales fundidas, que tienen puntos de fusión relativamente bajos, cerca del punto de ebullición del agua, en oposición a más de 500 °C para muchas sales.
Una temperatura más baja abarata todo, dado que elimina el uso de aislamientos térmicos especiales y medidas anticorrosivas. Los científicos constataron que su batería presenta un desempeño técnico aún mejor de lo que ellos mismos esperaban.
Los primeros prototipos soportaron cientos de ciclos de carga y descarga y alcanzaron una velocidad de recarga sorprendentemente alta, alcanzando la carga máxima en menos de un minuto, la tasa de carga es altamente dependiente de la temperatura de trabajo, siendo la carga a 110 °C hasta 25 veces más rápida que a 25º C. Esta velocidad de carga se hizo posible gracias a una ventaja inesperada proporcionada por la sal fundida que los científicos eligieron como electrolito.
Batería de Azufre-aluminio No Necesita Fuente de Calor Externa
Uno de los mayores problemas en la confiabilidad de un componente de estos está en la formación de dendritas, que son puntas finas de metal que se acumulan en el electrodo, eventualmente expandiéndose hasta entrar en contacto con otro electrodo, generando cortocircuito.
Sin embargo, esta sal en particular, debido a su bajo punto de fusión, es buena para evitar el mal funcionamiento. La batería de azufre-aluminio de los científicos de Canadá, China y EE. UU. no necesita ninguna fuente de calor externa para mantener su temperatura. El calor es producido naturalmente electroquímicamente por la carga y descarga de la batería.
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