Nueva combinación química para un almacenamiento más eficaz y barato de energía a gran escala

Con el propósito de crear una batería de flujo de reducción-oxidación (reacción redox) que sea más eficaz y rentable que las típicas de esta clase, unos científicos han sintetizado un compuesto que sirve como electrolito de bajo coste, permitiendo crear una batería de flujo estable que conserva el 99,98% de la capacidad por ciclo.

El logro es obra del equipo de Zhenxing Liang, de la Universidad Tecnológica del Sur de China.

Compuesta por dos tanques de electrolitos líquidos opuestos, la batería bombea los líquidos positivo y negativo a lo largo de un separador de membrana intercalado entre los electrodos, facilitando el intercambio de iones para producir energía.

En la comunidad científica, se ha dedicado una gran cantidad de trabajo a desarrollar el líquido electrolítico negativo para baterías de esta clase, mientras que el líquido electrolítico positivo ha recibido menos atención.

"Las baterías acuosas de flujo redox pueden lograr una producción eléctrica estable para aprovechar la energía solar y la eólica, que por naturaleza son inestables, y han sido reconocidas como una prometedora tecnología de almacenamiento de energía a gran escala", destaca Liang.

Liang y su equipo se centraron en el TEMPO, un compuesto químico con estados de oxidación fácilmente reversibles y un alto potencial energético, cualidades muy deseadas para los electrolitos positivos.

Sin embargo, el TEMPO no puede aplicarse directamente a las baterías acuosas de flujo redox debido a la elevada conducta hidrófoba del esqueleto molecular, tal como señala Liang. El TEMPO, sin modificar, no se disuelve en el líquido necesario para facilitar el intercambio de energía en las baterías de flujo. Liang y sus colegas desarrollaron una estrategia para adaptar el TEMPO a la función deseada. La estrategia se basa en incorporar un viológeno, un compuesto orgánico que tiene reacciones redox altamente reversibles. Con este viológeno, los investigadores han conseguido darle al TEMPO una conducta hidrófila.

Batería de flujo de reducción-oxidación. (Foto: Liwen Wang, South China University of Technology)

El viológeno es altamente soluble en agua, lo que aumenta la capacidad del TEMPO para disolverse en agua. El viológeno también retira químicamente electrones de sus socios atómicos, lo que eleva su potencial para cambiar su estado oxidativo. El viológeno es además una sal, lo que dota al TEMPO de una conductividad aceptable en una solución acuosa.

Cuando el TEMPO modificado con viológeno se probó en una batería de flujo, los investigadores comprobaron que la batería conservaba una capacidad del 99,98% por ciclo, lo que significa que la batería podía mantener casi toda su energía almacenada cuando no se utilizaba activamente.

Liang y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Energy Material Advances, bajo el título “Viologen-Decorated TEMPO for Neutral Aqueous Organic Redox Flow Batteries”. (Fuente: NCYT de Amazings)