Como las células solares producen una mayor proporción de energía eléctrica total, permanece una limitación fundamental: la oscuridad de la noche cuando las células solares se duermen. Las baterías de iones de litio, las baterías comunes que se usan en todo, desde vehículos híbridos hasta computadoras portátiles, también lo sonuna solución costosa para usar en algo tan masivo como la red eléctrica.
Song Jin, profesor de química en la Universidad de Wisconsin-Madison, tiene una mejor idea: integrar la célula solar con una batería de gran capacidad. Él y sus colegas han fabricado un solo dispositivo que elimina el paso intermedio habitual de fabricaciónelectricidad y, en cambio, transfiere la energía directamente al electrolito de la batería.
Jin eligió una "batería de flujo redox", o RFB, que almacena energía en un tanque de electrolito líquido.
En un informe ahora en línea en Edición internacional Angewandte Chemie Jin, el estudiante graduado Wenjie Li y sus colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah en Arabia Saudita han demostrado un solo dispositivo que convierte la energía de la luz en energía química al cargar directamente el electrolito líquido.
La descarga de la batería para alimentar la red eléctrica por la noche difícilmente podría ser más simple, dice Jin. "Simplemente conectamos una carga a un conjunto diferente de electrodos, pasamos el electrolito cargado a través del dispositivo y la electricidad fluye".
La carga solar y la descarga eléctrica, señala, se pueden repetir durante muchos ciclos con poca pérdida de eficiencia.
A diferencia de las baterías de iones de litio, que almacenan energía en electrodos sólidos, el RFB almacena energía química en electrolitos líquidos. "El RFB es relativamente barato y puede construir un dispositivo con el almacenamiento que necesite, por eso es elenfoque más prometedor para el almacenamiento de electricidad a nivel de red ", dice Jin, quien también trabaja en varios otros aspectos de la conversión de energía solar.
En el nuevo dispositivo, las células solares de silicio estándar se montan en la cámara de reacción y la energía convertida por la célula carga inmediatamente el electrolito a base de agua, que se bombea a un tanque de almacenamiento.
Las baterías de flujo Redox que ya están en el mercado se han conectado a las células solares, "pero ahora tenemos un dispositivo que recoge la luz solar para liberar cargas eléctricas y cambia directamente el estado de oxidación-reducción del electrolito en la superficie de las células", diceLi, el primer autor del nuevo estudio. "Estamos usando un solo dispositivo para convertir la energía solar y cargar una batería. Es esencialmente una batería solar, y podemos dimensionar el tanque de almacenamiento RFB para almacenar toda la energía generada por las células solares."
El diseño unificado sugiere múltiples ventajas, dice Jin. "Las células solares cargan directamente el electrolito, por lo que estamos haciendo dos cosas a la vez, lo que contribuye a la simplicidad, la reducción de costos y una mayor eficiencia potencial".
Después de probar el concepto de una batería integrada con carga solar, Jin y Li ya están trabajando en mejoras. Una sería hacer coincidir el voltaje de la célula solar con la química del electrolito, minimizando las pérdidas a medida que la energía se convierte y almacena.
El electrolito acuoso utilizado en el estudio actual contiene moléculas orgánicas pero no metales raros caros, lo que aumenta los costos en muchas baterías. Jin y Li también están buscando electrolitos con mayor diferencial de voltaje, lo que actualmente limita la capacidad de almacenamiento de energía.
Un sistema que crea y almacena electricidad será juzgado por el costo, la eficiencia y la densidad de almacenamiento de energía, dice Jin. "No se trata solo de la eficiencia de convertir la luz solar en electricidad, sino también de cuánta energía puede almacenar eficientemente en eldispositivo."
A medida que aumenta el uso de energía solar, el problema de almacenamiento se agudiza. "La gente dice que la capacidad de electricidad solar no puede exceder aproximadamente el 20 por ciento de la capacidad total de la red, debido a la escasez de suministro por la noche o durante el clima nublado", dice Jin. "En algunoslugares, otras instalaciones solares pueden tener que esperar hasta que haya un mejor almacenamiento disponible "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por David Tenenbaum. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :