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Desarrollan baterías planas más eficientes y económicas

Impulsarán la incorporación de las energías renovables en el sistema eléctrico


Un nuevo diseño de baterías de sodio y cloruro de níquel permite superar algunos de los principales obstáculos asociados con las baterías recargables. Mediante la sustitución de la forma cilíndrica típica de estos dispositivos por un diseño de disco plano, las baterías son capaces de generar un 30 por ciento más de energía a temperaturas más bajas, de acuerdo a un trabajo realizado por ingenieros e investigadores del Pacific Northwest National Laboratory. Asimismo, Impulsarán la incorporación de las energías renovables en el sistema eléctrico, según sus creadores. Por Pablo Javier Piacente.




Estructura de una de las nuevas baterías planas de sodio y cloruro de níquel. Imagen: Pacific Northwest National Laboratory.
Estructura de una de las nuevas baterías planas de sodio y cloruro de níquel. Imagen: Pacific Northwest National Laboratory.
Nuevas baterías de sodio y cloruro de níquel con forma plana desarrolladas en el Pacific Northwest National Laboratory optimizan el rendimiento y eficacia de estos dispositivos, logrando una producción energética extra del 30%. Además, estas baterías son más económicas y podrían ser utilizadas en un futuro cercano en subestaciones eléctricas, con el propósito de equilibrar la generación y entrega de energía eólica y solar a la red eléctrica.

En consecuencia, estas baterías podrían impulsar la incorporación de las energías renovables en el sistema eléctrico. En comparación con otros sistemas de baterías, las nuevas unidades planas de sodio y cloruro de níquel son más seguras, además de ser menos costosas.

Como los componentes principales de estas nuevas baterías incluyen materiales como alúmina, cloruro de sodio y níquel, que insumen un menor costo de fabricación que los elementos empleados en las baterías de iones de litio, el sistema resulta en general más económico. Al mismo tiempo, alcanzan el rendimiento necesario para incorporarse a la industria.

Este desarrollo de los expertos del Departamento de Energía del Pacific Northwest National Laboratory fue publicado en una nota de prensa de la mencionada institución. El detalle de la investigación fue publicado en el medio especializado ECS Transactions.

Integración de energías renovables en la red eléctrica

Las características de estas nuevas baterías planas muestran un gran potencial como una opción viable para integrar más energía solar y eólica en la red eléctrica, un adelanto vital en el campo de las fuentes energéticas renovables. Aunque las baterías desarrolladas con alúmina, cloruro de sodio y níquel han existido desde la década de 1960, su forma tubular o cilíndrica habitual no permite la descarga eficiente de la energía electroquímica almacenada.

Esta ineficiencia provoca diversos problemas técnicos asociados con la operación a altas temperaturas, generando además que la relación costo-eficacia de estas baterías no sea la más conveniente. Con este enfoque tradicional, las baterías de sodio y cloruro de níquel son ampliamente superadas por las de litio-ion.

Sin embargo, los materiales para las baterías de litio-ion son limitados y más caros de producir. La seguridad también ha sido una preocupación en el terreno de las baterías de litio-ion recargables, ya que pueden ser propensas a la fuga térmica, una condición en la cual la batería se calienta continuamente hasta que se prende fuego.

De esta manera, las nuevas baterías planas de sodio y cloruro de níquel desarrolladas por el equipo de ingenieros y científicos del Pacific Northwest National Laboratory podrían tener múltiples ventajas sobre las baterías tradicionales, incluso en comparación con las de litio-ion.

Estas baterías podrían aportar un gran avance en la generación y distribución de energía eólica y solar a la red eléctrica. Imagen: Galería de vaxomatic en Flickr.
Estas baterías podrían aportar un gran avance en la generación y distribución de energía eólica y solar a la red eléctrica. Imagen: Galería de vaxomatic en Flickr.
Las ventajas del nuevo diseño

Los investigadores encontraron que un diseño plano de las baterías permite que los iones puedan fluir en un área más grande, una condición que sumada a la incorporación de una capa delgada de electrolitos sólidos permite reducir la resistencia del sistema. Debido a la disminución de la resistencia, la batería puede operar a una temperatura más baja, manteniendo una potencia un 30% superior a la lograda por una batería de tamaño similar con un diseño cilíndrico.

Al mismo tiempo, los componentes de estas baterías planas se pueden apilar de una forma más compacta, transformando a estos dispositivos en una opción atractiva para el almacenamiento de energía a gran escala, como por ejemplo se requiere en su aplicación en la red eléctrica.

Si el propósito es obtener baterías más seguras y accesibles desde el punto de vista económico, estas baterías planas de sodio y cloruro de níquel constituyen un paso muy importante en ese camino. Asimismo, marcan una evolución en la tecnología aplicada al mercado de almacenamiento de energía.

Los ingenieros e investigadores del Departamento de Energía del Pacific Northwest National Laboratory contaron con la colaboración de especialistas de EaglePicher LLC para esta investigación. Además, el trabajo fue financiado por el Pacific Northwest National Laboratory y la Advanced Research Projects Agency – Energy (ARPA-E).


Miércoles, 13 de Octubre 2010
Pablo Javier Piacente
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