Una incipiente y revolucionaria batería líquida

Si bien los autos eléctricos forman parte de la solución a la problemática del cambio climático, éstos cuentan al dia de hoy con un flanco débil: el mecanismo utilizado para el almacenamiento de electricidad es ineficiente. Las baterías químicas que se utilizan hoy en día son caras, potencialmente contaminantes, y todavía no permiten hacer largos viajes. Por esto se sigue hace tiempo explorando un sistema viejo, pero que podría resultar la solución, los capacitores . Pero en medio de noticias del descubrimiento de un super capacitor , aparece un diseño de baterías totalmente novedoso y que podría no sólo potenciar a los autos eléctricos, sino también ayudar a solucionar el problema de la inconstancia de algunas de las energías renovables.

Desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT, según sus siglas en inglés), este nuevo acercamiento al diseño de baterías sería ultra liviano, económico y eficiente. Incluso se cargaría y descargaría tan rápido y fácil como cuando uno llena el tanque de nafta del auto.

El diseño fue realizado por Mihai Duduta y Bryan Ho, bajo el liderazgo de sus profesores W. Craig Carter y Yet-Ming Chiang, y ha sido descrito en un estudio científico publicado en Advanced Energy Materials.

Se trata de una batería con un diseño innovador llamado flujo celular semi sólido (ninguna relación con el capacitor de flujo de Volver al Futuro), en el cual partículas sólidas se encuentran suspendidas en un líquido que sirve de transporte para bombearlo al sistema. Los componentes activos de la batería, es decir los electrodos positivo y negativo, se componen de partículas suspendidas en un líquido electrolito, o conductor eléctrico.

La clave está en que el equipo del MIT logró combinar la estructura básica de las baterías de flujo con la probada química de las baterías de ion-litio, al reducir el material sólido de la batería a partículas diminutas que pueden ser transportadas en suspensión líquida. Algo similar a la forma en que se comporta la arena movediza, fluyendo como un líquido a pesar de estar compuesta de partículas sólidas.

Una de las características más interesantes de esta batería es que separa dos de las funciones típicas de una batería, la de almacenar energía para cuando se la necesite, y la de descargar esa energía. En las baterías químicas comunes el almacenaje y la descarga se llevan a cabo en la misma estructura física, mientras que en esta nueva batería ocurre en dos estructuras separadas. Según los diseñadores esto permite un aumento de eficiencia.

Otra de las ventajas de este nuevo diseño es que al depender de ese líquido conductor, la batería puede ser recargada simplemente drenando el líquido, para bombear otro totalmente cargado; o cambiando los tanques como si se tratase de cargadores. Sin descartar la forma convencional de cargar una batería cuando el tiempo lo permita, por ejemplo cuando el vehículo está parado.

Este tipo de baterías de flujo no son nuevas, pero las que existían hasta el momento se valían de líquidos de baja densidad energética, por lo que debían ser de gran tamaño y eran poco eficientes. El nuevo diseño de los investigadores del MIT supera por un orden de magnitud la eficiencia de las baterías de flujo anteriores. A la vez que es más económica de producir que una de ion-litio.

Como el material en suspensión parece petróleo, los diseñadores lo han apodado "Cambridge crude", o crudo de Cambridge. Y efectivamente si este tipo de batería logra lo que promete, podría ser como descubrir un pozo de petróleo infinito, renovable.

Potencial. Lo interesante de este nuevo diseño, es que permitirá reducir el precio y el tamaño de las baterías a la mitad. Esto hará que los autos eléctricos puedan almacenar el doble de electricidad, volviéndolos más competitivos con los que funcionan a base de combustibles fósiles. Con el agregado de que no habrá que esperar horas para cargar las baterías, sino que será instantáneo.

Pero no sólo para vehículos será útil esta batería, ya que es un sistema escalable. Es decir que se pueden diseñar baterías a gran escala y a bajo costo. Estas podrían utilizarse en las redes eléctricas almacenando energía como estabilizadoras.

Diversas energías renovables como la energía eólica o la solar, son inconstantes. Como los picos de producción no siempre coinciden con los picos de consumo, entonces una batería como esta podría darle constancia al almacenar energía durante los momentos en que hay un exceso de producción para liberarla cuando la generación baja.

Desde el punto de vista de la producción, lo destacable de este diseño es que no está vinculada con un tipo de química particular, como por ejemplo las baterías de ion-litio, sino que su arquitectura se puede adaptar al mejor material disponible.

El diseño ha sido licenciado a la compañía 24M Technologies, fundada por los diseñadores, que ya ha conseguido inversiones por 16 millones de dólares. Esto no significa que mañana tengamos la batería en el mercado, el equipo diseñador recién espera tener un prototipo a fines de este año.

Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.com