Unas baterías orgánicas pioneras aprovechan la lignina de origen vegetal
El almacenamiento de energía es esencial para un mejor aprovechamiento de las fuentes de energía renovables (FER). Las baterías de flujo redox (BFR), una opción relativamente nueva, son una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio. Son altamente modulares, más seguras y escalables, con menores costes de mantenimiento y mayor vida útil y duración de la descarga. Sin embargo, a menudo es necesario un sistema de refrigeración para mantener la temperatura de funcionamiento de las BFR, normalmente a un máximo de unos 40 °C para un rendimiento óptimo. Además de disminuir la eficiencia energética, esto aumenta la complejidad, los gastos de capital y los costes de funcionamiento. Asimismo, la mayoría de las BFR utilizan electrolitos a base de vanadio, que es una materia prima fundamental(se abrirá en una nueva ventana). Las BFR orgánicas surgieron en 2009 y son uno de los métodos más prometedores para sostener una red con una penetración cada vez mayor de FER fluctuantes. El equipo del proyecto BALIHT(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, ha desarrollado una BFR orgánica con un electrolito a base de lignina que aumenta las temperaturas de funcionamiento y la eficiencia energética, al tiempo que mejora la seguridad, la reciclabilidad y la rentabilidad.
Eliminación del requisito de refrigeración de las BFR
La lignina es un biopolímero y uno de los componentes estructurales principales de las plantas y los árboles. Esta materia prima natural renovable es abundante a partir de la producción de pasta de papel existente. «La BFR orgánica de BALIHT utiliza un electrolito a base de lignina en solución acuosa, más seguro y respetuoso con el medio ambiente que otros que pueden ser tóxicos o inflamables. La batería puede funcionar a temperaturas de hasta 80 °C con una eficiencia energética un 20 % superior a la de las BFR orgánicas actuales, gracias a varias innovaciones», explica Marta Pérez Argilés, de AIMPLAS(se abrirá en una nueva ventana). Entre los nuevos equipos hay marcos de plástico que duplican la temperatura de deflexión térmica y mejoran la resistencia a la temperatura, lo que reduce la dilatación a la mitad de la del material de referencia. Son totalmente reciclables y rentables. Además, los depósitos flexibles mantienen su resistencia a la deformación y presentan una excelente resistencia química. Por su parte, los sensores impresos integrados mostraron fugas mínimas de electrolitos. Igualmente, los revestimientos innovadores que funcionan a temperaturas más altas facilitan el flujo de fluidos y ofrecen resistencia química. Por último, «el sistema de gestión energética de BALIHT, con una interfaz fácil de usar, optimiza los recursos, los costes y los activos flexibles y es compatible con otros tipos de baterías. Se ha validado en entornos cálidos con un uso intensivo de varios ciclos y se adapta a cualquier diseño de batería y a un amplio rango de temperaturas», añade Pérez Argilés.
Seguridad y sostenibilidad desde el diseño
Los componentes esenciales del método de BALIHT fueron una estrategia segura y sostenible desde el diseño y una evaluación del ciclo de vida social para abordar las repercusiones sociales durante el ciclo de vida de la BFR. Además de sus tecnologías electrolíticas a base de agua, los electrodos y el aglutinante hidrosoluble permiten recuperar los compuestos catódicos de los electrodos gastados utilizando únicamente agua. Asimismo, los electrodos pueden regenerarse satisfactoriamente con un rendimiento comparable al de los electrodos prístinos. Las placas bipolares son reciclables mediante tecnologías mecánicas. «En conjunto, los componentes de BALIHT cumplen las normativas de la Unión Europea (UE) pertinentes en materia de salud, seguridad y medio ambiente y permiten reciclar el 80 %. También alivian la dependencia de las materias primas fundamentales y mejoran las métricas de rendimiento social relacionadas con la seguridad laboral, la seguridad en el lugar de trabajo y los salarios. Esto pone de relieve las muchas oportunidades que nuestra BFR orgánica puede aprovechar para ofrecer beneficios sociales y ambientales», subraya Pérez Argilés. Con una mayor optimización y validación en un entorno industrial real, la BFR orgánica escalable y de alto rendimiento de BALIHT estará en vías de comercialización, donde debería tener una gran repercusión en los objetivos energéticos y de sostenibilidad de la UE.
