Híbridos y Eléctricos

INVESTIGACIÓN DEL LABORATORIO (PNNL)

Baterías “hibernantes” de sal fundida, solo liberan energía cuando se calientan

Un equipo del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) ha diseñado una batería de sal fundida capaz de conservar su energía durante meses y solo liberarla cuando se calienta.

bateria hibernante de sal fundida-portada
Prototipo de la batería de hibernación del equipo PNNL, del tamaño de un disco de hockey. Imagen: Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.

Los científicos continúan explorando tecnologías de baterías avanzadas que podrían ayudar a desbloquear todo el potencial de las energías renovables, cuyo principal inconveniente es abordar la naturaleza intermitente de la energía que proviene del sol y del viento. Un equipo del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) ha ideado un nuevo diseño que supera algunos de estos obstáculos, haciendo realidad un prototipo de batería "hibernante" que puede conservar su energía durante meses.

El tipo de tecnología de almacenamiento de energía que está en el en el centro de esta investigación se conoce como batería de sal fundida. Ha existido durante más de 50 años en varias formas y se imaginan como una solución de almacenamiento a escala de red para energías renovables debido a su bajo coste y al uso de materiales que están disponibles fácilmente.

Estos dispositivos utilizan sal fundida como electrolito, la solución que transporta la carga eléctrica entre los dos electrodos de una batería, el cátodo y el ánodo. Al mantener el electrolito a alta temperatura la sal permanece en estado líquido permitiendo el desplazamiento de los iones. Sin embargo, esa sal, a temperatura ambiente, se vuelve sólida. El equipo de PNNL ha aprovechado estas características para fabricar lo que se describe como una batería de hibernación basada en la temperatura.

bateria hibernante de sal fundida-interior
Esquema del diseño de la batería de hibernación del equipo de PNNL. Imagen: Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.

El prototipo patentado, del tamaño de un disco de hockey, consta de un ánodo de aluminio y un cátodo de níquel, que se sumergen en un electrolito de sal fundida dopado con azufre para aumentar la capacidad energética. La batería se carga calentándola a 180 °C, lo que hace que los iones fluyan a través del electrolito líquido para generar energía química. Enfriar la batería a temperatura ambiente solidifica el electrolito y congela los iones en su lugar, bloqueando la energía hasta que la batería se recalienta para que la energía fluya nuevamente.

Por esta razón, los científicos también se refieren a este dispositivo como una "batería de congelación y descongelación", y a pesar de su pequeño tamaño, son optimistas sobre su potencial para ser escalado. Su densidad teórica es de 260 Wh/kg, superior a la de las baterías de flujo y de plomo-ácido actuales. El precio por kWh es de unos 23 dólares, aunque el equipo espera poder reducirlo a alrededor de 6 dólares/kWh mediante la incorporación de hierro en el diseño. En las pruebas de carga y descarga, la batería retuvo el 92 % de su capacidad durante 12 semanas.

Minyuan "Miller" Li, autor de la publicación en la revista Cell Reports Physical Science describe el proceso químico con esta analogía: “Es muy parecido a cultivar alimentos en su jardín en la primavera, poner lo que sobra en un recipiente en su congelador y luego descongelarlo para la cena en el invierno”.

bateria hibernante de sal fundida-interior2
La batería de hibernación basada en la temperatura ofrece una solución de almacenamiento a largo plazo para la energía renovable. Imagen: Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.

Los científicos esperan que esta tecnología pueda llegar a ofrecer una forma de almacenamiento de energía de tipo estacional, recolectando energía en una época del año para usarla en otra. Y debido a que la batería puede permanecer inactiva mientras mantiene la mayor parte de su energía almacenada, solo necesitaría cargarse y descargarse unas pocas veces al año.

Conversaciones: