Investigadores de la Academia China de las Ciencias han construido una batería acuosa de flujo redox de un kilovatio de potencia con moléculas orgánicas redox activas de alto rendimiento.
Las baterías de flujo (FB) han empezado a atraer una gran atención como solución de almacenamiento de energía a gran escala, debido a su gran seguridad y eficacia. En particular, las baterías de flujo orgánicas acuosas (AOFB), que utilizan moléculas redox-activas estructuralmente sintonizables y ecológicas, están recibiendo cada vez más atención.
“Sin embargo, la mayoría de las moléculas orgánicas de las AOFB tienden a oxidarse, sobre todo con el aire, lo que provoca un deterioro irreversible de la capacidad y dificulta sus aplicaciones”, explicó a pv magazine el investigador Changkun Zhang.
Zhang y su equipo intentaron resolver este problema utilizando un electrolito basado en cloruro de metiltioninio, también conocido como azul de metileno (MB).
“Optimizamos la composición del electrolito ajustando la interacción entre los distintos componentes del mismo, con lo que aumentamos la capacidad de la batería”, explicó el investigador Xianfeng Li, señalando que la concentración de MB en el electrolito no superaba 1,9 mol (M).
Los científicos ensamblaron 10 unidades de pilas AOFB de 1000 cm2 y obtuvieron pilas con una potencia de descarga superior a 1 kW y una capacidad de ciclado estable durante 32 días. Las pilas se ensamblaron con concentraciones de MB de 0,1 M y 0,5 M, respectivamente.
“La pila de V-MB 0,1 M exhibió capacidades de descarga de 121, 117 y 112 Ah con una eficiencia coulómbica y una eficiencia energética de 99,6%, 99,7%, 99,8% y 82,5%, 75,1%, 69,2% a las densidades de corriente de 40, 60 y 80 mA cm -2 en el ciclo inicial (Fig. 4b)”, explicaron. “La utilización del electrolito MB a 40 mA cm -2 es de alrededor del 95%”.
La batería mostró una capacidad de 80 mA cm-2 durante más de 500 ciclos y también alcanzó un rendimiento de ciclo de larga duración tras 380 ciclos, con una capacidad de unos 510 Ah a 50 mA cm -2. Según los investigadores, las moléculas contribuyeron a la “excelente” estabilidad del dispositivo.
“Aunque las reacciones secundarias del MB prístino fueron graves a 70 C, la mayoría de las moléculas descompuestas aún conservan el centro redox con sólo un ligero decaimiento de la capacidad”, explicaron.
Presentaron la pila en “Insight into Air-stable Methylene Blue Catholyte towards kW-scale Practical Aqueous Organic Flow Batteries” (Descubrimiento de un catolito de azul de metileno estable en el aire para la fabricación de baterías de flujo orgánico acuoso prácticas a escala kW), publicado recientemente en Energy & Environmental Science.
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