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Las nuevas baterías de sal fundida que pueden alimentar ciudades
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Pilas para las renovables

Las nuevas baterías de sal fundida que pueden alimentar ciudades

Un nuevo descubrimiento promete baterías de sal líquida que pueden ser más seguras, más eficientes y mucho más baratas más que las opciones disponibles actualmente

Foto: Este nuevo modelo de batería de sal puede ser clave para alimentar las futuras ciudades. (Sandia National Laboratories)
Este nuevo modelo de batería de sal puede ser clave para alimentar las futuras ciudades. (Sandia National Laboratories)

Investigadores de EE.UU. han dado con un nuevo método para crear baterías de sal fundida que operan a temperaturas entre dos y tres veces más bajas que las actuales. Este sistema podría almacenar energía de la red eléctrica o de las plantas de renovables de forma más barata, durante más tiempo y siendo más segura que las actuales.

Foto: Los científicos ante una de las muestras de hielo del glaciar (Lonnie Thompson/Ohio State University)

El bajo coste de las baterías de sal fundida las convierte en la solución ideal para almacenar y alimentar de energía renovable a localidades enteras. Aun así, las que se comercializan en la actualidad, las llamadas baterías de sodio-azufre, siguen teniendo su problemas. Uno de los más grandes es que necesitan temperaturas de entre 270 ºC y 350 ºC para funcionar. El descubrimiento de los investigadores americanos consigue que estas baterías funcionen a una temperatura de solo 110 °C.

"Hemos trabajado para reducir la temperatura de funcionamiento de las baterías de sodio fundido lo más posible", explica Leo Small, investigador principal del proyecto. "La reducción de la temperatura de la batería supone una cascada de ahorro de costes. Se pueden utilizar materiales más baratos, las baterías necesitan menos aislamiento y el cableado que las conecta puede ser mucho más fino".

El descubrimiento ha sido realizado por investigadores del Sandia National Laboratories y ayer mismo publicaron sus resultados en la revista Cell Reports Physical Science.

Cómo funciona esta nueva batería

Hacer que la batería de sal fundida funcione a una temperatura tan baja ha requerido que el equipo tenga que replantearse los elementos químicos que se han venido usando hasta ahora en su fabricación. Una de las principales innovaciones que permitieron este descenso de la temperatura fue el desarrollo de lo que Small llama un católito: una mezcla líquida de dos sales, en este caso, yoduro de sodio y cloruro de galio. Los científicos estadounidenses emplean este católito a uno de los lados del separador de cerámica de la batería, mientras que para el lado opuesto utilizan un metal de sodio líquido.

Como explica Erik Spoerke, uno de los autores del estudio, cuando se descarga la energía de la nueva pila, el sodio metálico produce iones de sodio y electrones. En el otro lado, los electrones convierten el yodo en iones de yoduro. Los iones de sodio se desplazan a través de un separador hasta el otro lado, ahí reaccionan con los iones de yoduro para formar sal de yoduro de sodio fundida. En lugar de un electrolito de ácido sulfúrico, el centro de la pila es un separador cerámico especial que sólo permite que los iones de sodio se muevan de un lado a otro.

Foto: El minireactor portátil que pretende revolucionar la energía nuclear. (MIT)

"En nuestro sistema, a diferencia de una batería de iones de litio, todo es líquido en los dos lados", afirma Spoerke. "Eso significa que no tenemos que lidiar con problemas como que el material sufra complejos cambios de fase o se deshaga; todo es líquido. Básicamente, estas baterías de base líquida no tienen una vida útil tan limitada como muchas otras baterías". El investigador afirma que este tipo de baterías tiene una vida útil de 10 a 15 años, bastante más que las baterías de plomo-ácido estándar o las baterías de iones de litio.

Una batería más segura, más barata y más eficiente

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores cargaron y descargaron la batería unas 400 veces en 8 meses. El experimento dio como resultado que las nuevas baterías con yoduro de sodio consiguen un voltaje de 3,6 voltios, un 40% superior al de una batería comercial de sodio fundido.

También observaron que este voltaje da lugar a una mayor densidad de energía, lo que, según Small, significa que las posibles baterías fabricadas con este método necesitarán menos celdas y menos conexiones entre celdas. Lo que supone un coste menor a la hora de almacenar la misma cantidad de electricidad.

placeholder El equipo afirma que este método es una reinvención de las baterías de sal. (Sandia National Laboratories)
El equipo afirma que este método es una reinvención de las baterías de sal. (Sandia National Laboratories)

Los investigadores afirman que este método hace que las baterías sean mucho más seguras que los modelos actuales. "Una batería de iones de litio se incendia cuando se produce un fallo en el interior de la batería, lo que provoca un sobrecalentamiento incontrolado de la misma”, comenta Spoerke. “Hemos demostrado que eso no puede ocurrir con la química de nuestra batería. En nuestra batería, si se quita el separador de cerámica y se deja que el metal de sodio se mezcle con las sales, no pasa nada. Ciertamente, la batería deja de funcionar, pero no se produce una reacción química violenta ni un incendio".

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El equipo de científicos está ahora dándole vueltas a cómo abaratar todavía más el coste de este método. Uno de sus objetivos es reemplazar el cloruro de galio, que según Small es más de 100 veces más caro que la sal de mesa. Además están intentando conseguir que la batería se cargue y descargue más rápidamente y de forma más completa.

"Se trata de la primera demostración de un ciclo estable a largo plazo de una batería de sodio fundido a baja temperatura", dijo Spoerke. "La magia de lo que hemos montado es que hemos identificado la química de la sal y la electroquímica que nos permiten funcionar eficazmente a 110 °C. Esta configuración de yoduro de sodio a baja temperatura es una especie de reinvención de la batería de sodio fundido".

Investigadores de EE.UU. han dado con un nuevo método para crear baterías de sal fundida que operan a temperaturas entre dos y tres veces más bajas que las actuales. Este sistema podría almacenar energía de la red eléctrica o de las plantas de renovables de forma más barata, durante más tiempo y siendo más segura que las actuales.

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