El interés en la energía renovable sigue creciendo. Sin embargo, muchas energías renovables pueden ser frustrantemente intermitentes: cuando el sol deja de brillar o el viento deja de soplar, la energía parpadea. El suministro fluctuante puede atenuarse parcialmente mediante el almacenamiento de energía durantehoras pico de producción. Sin embargo, almacenar electricidad tampoco está exento de desafíos.
Recientemente, un equipo del Instituto Internacional para la Investigación de Energía Neutral en Carbono I2CNER, dentro de la Universidad de Kyushu en el sur de Japón, creó un dispositivo para almacenar energía en forma química a través de la electrólisis continua.
Los investigadores observaron que el ácido glicólico GC tiene una capacidad energética mucho mayor que el hidrógeno, uno de los productos químicos de almacenamiento de energía más populares. El GC se puede producir mediante la reducción de cuatro electrones del ácido oxálico OX, un carboxílico ampliamente disponibleácido. Como se describe en su publicación en Informes científicos , el equipo diseñó una celda electrolítica basada en un novedoso conjunto de membrana y electrodo. Intercalados entre dos electrodos hay un ánodo a base de óxido de iridio y un dióxido de titanio TiO 2 - cátodo de titanio Ti recubierto, unido por una membrana de polímero.
"Los sistemas de flujo son muy importantes para el almacenamiento de energía con reacción en fase líquida", explica el autor principal del estudio, Masaaki Sadakiyo. "La mayoría de los electrolizadores que producen alcoholes operan un proceso por lotes, que no es adecuado para este propósito. En nuestro dispositivo, porutilizando un electrolito de polímero sólido en contacto directo con los electrodos, podemos ejecutar la reacción como un flujo continuo sin la adición de impurezas por ejemplo, electrolitos. La solución de OX se puede considerar efectivamente como un grupo de electrones fluidos. "
Otra consideración clave es el diseño del cátodo. La reacción catódica es catalizada por anatasa TiO 2 . Para garantizar una conexión sólida entre el catalizador y el cátodo, el equipo "hizo crecer" el TiO 2 directamente sobre Ti en forma de malla o fieltro. Las imágenes de microscopio electrónico muestran el TiO 2 como una pelusa tenue que se adhiere al exterior de las varillas de Ti como una capa de nieve fresca. De hecho, su función es catalizar la electrorreducción de OX a GC. Mientras tanto, en el ánodo, el agua se oxida a oxígeno.
El equipo descubrió que la reacción se aceleraba a temperaturas más altas. Sin embargo, subir demasiado la temperatura fomentaba un subproceso no deseado: la conversión de agua en hidrógeno. El equilibrio ideal entre estos dos efectos estaba a 60 ° C.a esta temperatura, el dispositivo podría optimizarse aún más reduciendo el flujo de reactivos, mientras aumenta la cantidad de área de superficie disponible para la reacción.
Curiosamente, incluso la textura del TiO difuso 2 el catalizador marcó una gran diferencia. Cuando TiO 2 se preparó como un "fieltro", haciéndolo crecer en varillas de Ti más delgadas y más densamente empaquetadas, la reacción ocurrió más rápido que en la "malla", probablemente debido a la mayor área de superficie. El fieltro también desalentó la producción de hidrógeno, alcubriendo la superficie de Ti más cómodamente que la malla, evitando la exposición del Ti desnudo.
"En las condiciones adecuadas, nuestra celda convierte casi el 100% de OX, lo cual nos parece muy alentador", dice el coautor Miho Yamauchi. "Calculamos que la capacidad de energía volumétrica máxima de la solución GC es alrededor de 50 veces la degas hidrógeno. Para ser claros, la eficiencia energética, a diferencia de la capacidad, todavía está por detrás de otras tecnologías. Sin embargo, este es un primer paso prometedor hacia un nuevo método para almacenar el exceso de corriente ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Kyushu, I2CNER . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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