Brasileños obtienen buenos resultados contra la pérdida de capacidad de las baterías de vanadio

Un estudio computacional realizado por científicos del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) puede contribuir para expandir la vida útil de estos dispositivos de uso industrial

Agência FAPESP* – Investigadores del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF), en Brasil, describieron en el Chemical Engineering Journal una estrategia exitosa tendiente a mitigar la pérdida de capacidad de carga en baterías redox de flujo de vanadio. Estas baterías son de uso industrial y pueden acumular una gran cantidad de energía.

El CDMF es un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) de la FAPESP cuya sede se encuentra en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en el estado de São Paulo.

En este estudio, basado en experimentos computacionales, se abordó de qué manera la pérdida ocasionada por el transporte −denominada fuga de iones− entre el anolito y el catolito lleva a la desactivación de la batería. Posteriormente, el grupo buscó formas de mitigar este efecto manteniendo las concentraciones de iones constantes en el transcurso del tiempo en esa batería de flujo.

De este modo, el trabajo se desarrolló en dos fases. La primera apuntó a determinar el efecto de la densidad corriente, de la concentración de especies químicas activas que pueden oxidarse o reducirse en el sistema y del flujo volumétrico sobre la pérdida de la capacidad de las baterías de este tipo. En la segunda fase, se procuró obtener las condiciones óptimas con miras a minimizar la pérdida de capacidad teniendo como base la transferencia de volúmenes entre reservorios en el sentido contrario al de la contaminación cruzada típica de estas baterías.

Los resultados demostraron que la densidad corriente y la concentración de especies activas constituyen las principales variables relacionadas con la pérdida de capacidad de estas baterías, y que el abordaje tuvo éxito en la mitigación de la contaminación cruzada en distintas combinaciones de esos dos factores, con provisión de un flujo óptimo entre los tanques de electrolitos en distintas condiciones de operación.

Ernesto Pereira, autor sénior del artículo y docente de la UFSCar, puso de relieve que la grande venta de las baterías de flujo reside en la ausencia de envejecimiento en los electrodos, pues los mismos se encuentran efectivamente disueltos en la solución. La perspectiva indica, según sostuvo el científico, que las baterías de flujo de vanadio comerciales tienen una durabilidad mayor que las actuales, aunque a su vez sopesó que este estudio se concretó a una escala reducida. “Asimismo, el tema de la pérdida de eficiencia energética derivada del envejecimiento también se minimiza, toda vez que el envejecimiento transcurrirá más lentamente.”

El investigador explicó además que la exploración de las baterías de flujo computacionalmente, tomando como ejemplo y modelo a las baterías comerciales, aun a una escala menor, forma parte de una estrategia más amplia que comprende el estudio y el desarrollo de nuevas sustancias orgánicas para este tipo de baterías.

Puede leerse el artículo intitulado Mitigating the capacity loss by crossover transport in vanadium redox flow battery: A chemometric efficient strategy proposed using finite element method simulation en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723040676.

* Con información del CDMF, un Centro de Investigación, Innovación y Difusión de la FAPESP.