Después de debutar la primera batería de aire solar del mundo el otoño pasado, los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han alcanzado un nuevo hito.
en el Revista de la Sociedad Americana de Química , informan que su diseño pendiente de patente, que combina una celda solar y una batería en un solo dispositivo, ahora logra un ahorro de energía del 20 por ciento con respecto a las baterías tradicionales de yodo de litio.
El 20 por ciento proviene de la luz solar, que es capturada por un panel solar único en la parte superior de la batería, explicó Yiying Wu, profesor de química y bioquímica en el estado de Ohio.
El panel solar ahora es una lámina sólida, en lugar de una malla como en el diseño anterior. Otra diferencia clave proviene del uso de un electrolito a base de agua dentro de la batería.
Debido a que el agua circula en su interior, el nuevo diseño pertenece a una clase emergente de baterías llamadas baterías de flujo acuoso.
"La innovación verdaderamente importante aquí es que hemos demostrado con éxito el flujo acuoso dentro de nuestra batería solar", dijo Wu.
Como tal, es la primera batería de flujo acuoso con capacidad solar. O, como Wu y su equipo la han denominado, la primera "batería de flujo solar acuoso".
"También es totalmente compatible con la tecnología de batería actual, muy fácil de integrar con la tecnología existente, ecológica y fácil de mantener", agregó.
Investigadores de todo el mundo están trabajando para desarrollar baterías de flujo acuoso porque, en teoría, algún día podrían proporcionar almacenamiento de energía a nivel de red de energía asequible.
La batería de flujo solar podría así cerrar una brecha entre la red energética actual y las fuentes de energía renovable.
"Este diseño de batería de flujo solar puede aplicarse potencialmente para la conversión y el almacenamiento de energía solar a escala de red, así como para producir 'combustibles electrolíticos' que podrían usarse para alimentar futuros vehículos eléctricos", dijo Mingzhe Yu, autor principal del artículoy un estudiante de doctorado en el estado de Ohio.
Anteriormente, Yu diseñó el panel solar de malla de titanio, para que el aire pudiera pasar a la batería. Pero la nueva batería de flujo acuoso no necesita aire para funcionar, por lo que el panel solar ahora es una lámina sólida.
El panel solar se llama una célula solar sensibilizada por colorante, porque los investigadores usan un colorante rojo para ajustar la longitud de onda de la luz que captura y convierte en electrones. Esos electrones luego complementan el voltaje almacenado en la porción del ánodo de litio del solarbatería.
Sin embargo, algo tiene que transportar electrones desde la célula solar a la batería, y ahí es donde entra el electrolito. Un electrolito líquido es típicamente parte sal, parte solvente; previamente, los investigadores usaron el perclorato de litio sal mezclado con el solvente orgánicodimetilsulfóxido. Ahora usan yoduro de litio como sal y agua como solvente el agua es un solvente inorgánico y ecológico. Y el yoduro de litio ofrece una gran capacidad de almacenamiento de energía con un bajo costo.
En las pruebas, los investigadores compararon el rendimiento de la batería de flujo solar con el de una batería de yodo de litio típica. Cargaron y descargaron las baterías 25 veces. Cada vez, ambas baterías se descargaron alrededor de 3,3 voltios.
La diferencia era que la batería de flujo solar podía producir la misma salida con menos carga. La batería típica tenía que cargarse a 3.6 voltios para descargar 3.3 voltios. La batería de flujo solar se cargó a solo 2.9 voltios, porque el panel solar hizoaumente la diferencia. Eso es un ahorro de energía de casi el 20 por ciento.
El proyecto aún está en curso, y el diseño del flujo solar sin duda evolucionará nuevamente a medida que los investigadores intenten hacer que la batería sea más eficiente.
El estudiante de doctorado y coautor del estudio Billy McCulloch dijo que la investigación podría tomar muchas direcciones diferentes.
"Esperamos motivar a la comunidad de investigación a desarrollar aún más esta tecnología en una solución práctica de energía renovable", agregó.
El objetivo final del equipo es aumentar la contribución de la célula solar a la batería más allá de su actual 20 por ciento, tal vez incluso al 100 por ciento.
"Ese es nuestro próximo paso", dijo Wu, "para lograr realmente una batería totalmente recargable con energía solar".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Pam Frost Gorder. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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