Batería de sales fundidas de aluminio y níquel para el almacenamiento estacional de energías renovables

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Científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía de EE.UU. han desarrollado una batería de sales fundidas de aluminio-níquel (Al-Ni) que, sometida a ciclos térmicos, presenta una elevada retención de la capacidad de las celdas durante períodos de semanas.

Los científicos describieron el pequeño prototipo como una «batería de congelación-descongelación» que corta la función de autocarga cuando la batería está en reposo. «Es muy parecido a cultivar alimentos en el jardín en primavera, poner los que sobran en un recipiente en el congelador y luego descongelarlos para cenar en invierno», explicó la investigadora Minyuan Miller Li.

La batería se carga calentándola a unos 180 C, con sus iones fluyendo por el electrolito líquido. A continuación, el dispositivo se restablece a temperatura ambiente y el electrolito se vuelve sólido, atrapando así los iones que transportan la energía almacenada.

«El fenómeno de congelación-descongelación es posible porque el electrolito de la batería es sal fundida, un primo molecular de la sal de mesa común. El material es líquido a altas temperaturas, pero sólido a temperatura ambiente», explican los científicos.

Señalaron que la batería puede calentarse de nuevo, ya que los iones vuelven a fluir por el electrolito cuando se necesita energía. La construyeron con un ánodo de aluminio y un cátodo de níquel, sumergidos en un mar de electrolito de sal fundida.

La batería de hibernación basada en la temperatura es una estructura sencilla con dos electrodos metálicos y un separador de fibra de vidrio. Imagen: Mike Perkins, PNNL

 

Añadieron azufre al electrolito para aumentar la capacidad de almacenamiento de la batería. Entre el ánodo y el cátodo se incrustó un separador de cerámica para evitar su rotura durante el ciclo de congelación y descongelación.

«La batería del PNNL utiliza fibra de vidrio simple, lo que es posible gracias a la química estable de la batería. Esto reduce los costes y hace que la batería sea más resistente cuando se somete a los ciclos de congelación y descongelación», dijeron los científicos.

Afirmaron que la batería puede conservar el 92% de su capacidad inicial durante un periodo de 12 semanas. Además, afirman que tiene una densidad energética teórica de 260 W/hora por kg.

«La energía de la batería se almacena a un coste de materiales de unos 23 dólares por kilovatio-hora, medido antes de un reciente salto en el coste del níquel», dijeron. «El equipo está explorando el uso de hierro, que es menos caro, con la esperanza de reducir el coste de los materiales a unos 6 dólares por kilovatio-hora, aproximadamente 15 veces menos que el coste de los materiales de las baterías de iones de litio actuales».

Los científicos describieron la batería en «A freeze-thaw molten salt battery for seasonal storage«, que se publicó recientemente en Cell Reports Physical Science.

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