Baterías de fundido-aire. Baja la temperatura, suben las expectativas

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Vuelven las baterías de fundido-aire,  las que poseen una densidad energética hasta 30 veces la de una batería de ion litio, más que las litio-aire, más incluso que la propia gasolina. Los últimos avances presentan una generosa reducción de esta temperatura, lo que facilitaría su aplicación en vehículos eléctricos.

Tan solo unos meses después de su presentación llegan mejoras en su rendimiento junto con una bajada en la temperatura de funcionamiento. Y los científicos aun esperan conseguir más. Estas tecnología ya tiene su punto de mira en mira en los coches eléctricos, aunque podrían volar más alto.

Fundido-Aire

Hace unos meses científicos de la Universidad de George Washington (Virginia) presentaron las baterías de fundido-aire, con capacidades ente los 10.000 y los 27.000 Wh/L, postulandose como la tecnología con mayor capacidad de almacenaje de energía. En comparación con los 6.200 Wh/L de una batería de litio-aire, o los menos de 1.000 de una batería de ion litio, una batería de fundido-aire con ánodo de boruro de vanadio llegaría incluso a superar la densidad energética de la gasolina.

La clave de esta gran capacidad está en la reacción química entre el electrolito y los electrodos y concretamente en la gran cantidad de electrones implicados. En el caso de la batería con ánodo de boruro de vanadio la reacción redox libera hasta 11 electrones. En las baterías de ion litio tan solo se transfiere un electrón.

Baterias-fundido-aire

Pero las baterías de fundido-aire operan a temperaturas muy elevadas para mantener su electrolito fundido. En los resultados ofrecidos anteriormente las baterías alcanzaban temperaturas rondando los 730ºC, una temperatura demasiado elevada para tener aplicaciones prácticas, especialmente en el mundo de la automoción. Las altas temperaturas requieren mayores medidas de seguridad y materiales apropiados para el resto de componentes. Pero a diferencia de las baterías de fundido recargables anteriores, las nuevas baterías no sufren el lastre del peso del cátodo. Como en el resto de baterías metal-aire, estas baterías recogen el oxigeno directamente del aire dando lugar a una batería de gran densidad energética.

El electrolito empleado en la primera generación de estas baterías era carbonato de litio (Li2CO3) que se funde a 723ºC. Ya entonces el grupo dirigido por el profesor Stuart Licht adelantó que el carbonato fundido dispone de muchas opciones para estabilizarse incluyendo mezclas alcalinas con puntos de fusión de tan solo 400ºC. 9 meses después se presenta en Journal of Materials Chemistry A la confirmación de dicho pronostico. En el artículo con título “A low temperature iron molten air batteryla temperatura de funcionamiento de las baterías de fundido-aire se reduce en más de 100ºC gracias al descubrimiento de una mezcla estable con un punto eutéctico de temperatura inferior.

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Aunque la composición elegida, Li0.87Na0.63K0.50CO3, tiene su punto de fusión en 393ºC se obtiene el mejor rendimiento a 600ºC. De esta forma, además de reducir la temperatura de funcionamiento, se mejora también la eficiencia Coulombica de sus predecesoras, pasando de un máximo del 85% al 92%, y el voltaje se aumenta también hasta los 1,3 V. A cambio se producen otras pérdidas, como mayores polarizaciones de los electrodos a temperaturas bajas y un electrolito con menor conductividad que los anteriores compuestos, algo para lo que los autores de este trabajo ya tienen ideas, como el uso de ciertos aditivos.

Cabe recordar que existen prototipos de vehículos con baterías de sodio que trabajan a temperaturas de más 200ºC, como las Zebra de níquel-cloruro de sodio (245ºC) o las baterías de sodio fundido. Unas baterías con la densidad energética de las aquí presentadas, comparables a los combustibles fósiles, pueden apuntar más alto, podrían revolucionar el mundo de la aviación.

Fuente | RSC


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Energias renovables

15 Comment responses

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    June 12, 2014

    Entiendo que este tipo de batería no es recargable no?
    Vamos, que seria como volver al carbón…

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      June 12, 2014

      hombre, si, pero a un carbón del copón!

      como mucho supongo que serían reciclables, pero imagínate que pudieses acumular 150kWh en el tamaño de una caja de zapatos. Esto permitiría su uso hasta para el spaceX de Elon.

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      June 12, 2014

      En el otro post sobre este tipo de baterías se indicaba que si son recargables:

      “Durante la carga de la batería de fundido-aire el óxido de hierro es transformado a hierro metálico y durante la descarga el hierro se vuelve a oxidar a óxido de hierro.”

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  2. Avatar
    June 12, 2014

    Sí son recargables. En el anterior post tal vez esté más claro
    http://forococheselectricos.com/2013/09/baterias-de-aire-fundido-nuevo-hito-en-capacidad-de-almacenamiento.html
    Saludos

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    Si es cierto lo que se menciona sobre densidades superiores a las del fuel la aviacion podria pegar un petardazo reduciendo costes y no solo eso por primera vez no seria inflacionista el precio y no a costa de bajar costes en personal o calidad al pasaje, iria para abajo el precio de la energia en el futuro uff solo de pensarlo..
    Quedaria pues la parte de amortizacion , etc de la aeronave que valen una animalada y su mantenimiento idem por mucho que se electrificasen.

    Por desgracia lo veo muy lejano y sin posibilidad de recarga posible, asi que por ahora confiaria mas en el Carbono-Silicio y Grafeno que a medio plazo o largo van a ser una realidad que podria no solo duplicar densidades actuales sino multiplicarlas por 4 y por 6 ; e incluso pienso que se podria llegar ala densidad energetica de la mitad de un litro de fuel en 2030 (ojala xD).

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    ¿Un avión de pasajeros con toneladas de masa a 600°C? Pues como que no lo veo. Ultimamente las noticias vapor flawer aparecen como las setas.

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      June 12, 2014

      Mientras lo vean los ingenieros que más da lo que opinemos…

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      June 12, 2014

      Lo de los 600ºC es ahora… pero se supone que la evolución de esta tecnología le permitiría trabajar con temperaturas mucho más bajas.

      En cualquier caso es prometedor….

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      Ya existen diseños de aviones de pasajeros pesados hibridos por parte de Airbus en su web lo puede ver y todo y a nada que se revolucione la tecnologia de las placas fotovoltaicas (le recuerdo que esta volando el Impulse 2 solamente con baterias y energia solar y plantea hacer recorridos seguidos de varios dias dia y noche).
      Y que no solo ese avion sino unos cuantos veleros y ULMs mas electricos surcan los cielos , incluido el prototipo de airbus Efan con turbinas electricas, del cual hay planteado YA versiones para aviacion general electricas de 2 y 4 pasajeros para escuelas de vuelo y particulares que iran lanzando en posteriores años.

      Evidentemente a nivel de avion comercial tardaremos en verlo y puede que sea mas rentable los nuevos motores de vientos ionicos para sustituir los motores jet actuales (la Nasa ya los esta probando ), pero que no te quepa duda que como minimo se van a hibridar y van a llevar baterias revolucionarias .

      Pero vamos en aviacion ligera le espera un owned a medio plazo porque se electrificara por completo.

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      June 24, 2014

      Por lo visto a Boeing no le parece una locura llevar material a 600ºC en un avion

      http://forococheselectricos.com/2014/06/boeing-pilas-de-combustible-de-oxido-solido-aviones.html

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    June 13, 2014

    Señor Rajoy, ¿sabe usted lo que pesan los motores a reacción de un avión convencional?, ¿las revoluciones a las que giran endiabladamente sus palas?, ¿la temperatura de funcionamiento?, ¿la imflamabilidad del combustible que utilizan?, ¿sabe acaso donde se almacena ese combustible?.
    Señor Rajoy, no se entera usted de nada.

    (¡Qué ganas tenía de decirlo!!!)

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      June 13, 2014

      Yo creo que se puso ese nombre para que cuando le echaramos la bronca nos quedaramos mas a gusto jajaj, si en el fondo es buen tio.

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    June 14, 2014

    17Kwh/L es una salvajada de densidad energética, es 27 veces más de lo actual. estamos hablando de 2700km por recarga por ejemplo, en el nissan lefa

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    June 17, 2014

    Vampiro eléctrico
    Se te ve un poco extraviado, a saber que habrás bebido.

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      July 07, 2014

      Ricardo, podría decirte que no te enteras de nada, pero sería poco elegante. El Sr. Rajoy solo ha expresado su opinión sobre una noticia sin meterse con nadie. Tú en cambio sueltas la gracia de turno sin hablar de la noticia. Te recomiendo que leas los comentarios en orden. Probablemente te ayude a entender el flujo de opiniones.

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