Cualquier residente de las Grandes Llanuras puede dar fe de la escala masiva de parques eólicos que salpican cada vez más el campo. En el Medio Oeste y en otros lugares, la energía eólica representa una porción cada vez mayor de la producción de energía de los Estados Unidos: en la última década, $ 143 mil millonesfue invertido en nuevos proyectos eólicos, según la Asociación Americana de Energía Eólica.
Sin embargo, el auge de la energía eólica enfrenta un obstáculo: cómo almacenar de manera efectiva y económica la energía generada por las turbinas cuando sopla el viento, pero los requisitos de energía son bajos.
"Recibimos mucho viento por la noche, más que durante el día, pero la demanda de electricidad es menor por la noche, por lo que la están descargando o bloquean las turbinas, estamos desperdiciando electricidad", dijo Trung VanNguyen, profesor de ingeniería química y del petróleo en la Universidad de Kansas. "Si pudiéramos almacenar este exceso por la noche y venderlo o entregarlo durante el día a la máxima demanda, esto permitiría a los propietarios de parques eólicos ganar más dinero y aprovechar su inversión.al mismo tiempo, despliega más energía eólica y reduce la demanda de combustibles fósiles ".
Desde 2010, Nguyen ha dirigido investigaciones para desarrollar una batería avanzada de flujo de hidrógeno y bromo, un diseño avanzado de batería a escala industrial, que sería aproximadamente del tamaño de un camión, que los ingenieros se han esforzado por desarrollar desde la década de 1960Podría funcionar igual de bien para almacenar electricidad de granjas solares, para descargarse durante la noche cuando no hay sol.
Financiado primero por la National Science Foundation y luego por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Energía, Nguyen ha trabajado con investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara, la Universidad de Vanderbilt, la Universidad de Texas en Arlington y la Universidad Case Western Reserve.en el camino, Nguyen ha supervisado el trabajo innovador en componentes clave del diseño de la batería de hidrógeno y bromo.
Por un lado, está el electrodo que Nguyen desarrolló en KU. El electrodo de una batería es donde la corriente eléctrica entra o sale de la batería cuando se descarga. Para ser eficiente al máximo, un electrodo necesita mucha superficie. El equipo de Nguyen ha desarrollado una mayor-electrodo de carbono del área de la superficie mediante el cultivo de nanotubos de carbono directamente en las fibras de carbono de un electrodo poroso.
"Antes de nuestro trabajo, las personas usaban electrodos de papel y carbono y tenían que apilar los electrodos para generar una salida de alta potencia", dijo. "Los electrodos tenían que ser mucho más gruesos y más caros porque había que usar capas múltiples:- eran más voluminosos y más resistentes. Se nos ocurrió una idea simple pero novedosa de cultivar pequeños nanotubos de carbono directamente sobre las fibras de carbono dentro de los electrodos, como pequeños pelos, y aumentamos la superficie de 50 a 70 veces.Resolvimos el requisito de alta superficie para electrodos de batería de bromo-hidrógeno "
Una cuestión clave que queda antes de que una batería de bromuro de hidrógeno pueda comercializarse con éxito es el desarrollo de un catalizador eficaz para acelerar las reacciones en el lado del hidrógeno de la batería y proporcionar un mayor rendimiento mientras se sobrevive a la corrosividad extrema en el sistema. Ahora, conFinanciación de un sub-premio NSF a través de una empresa privada llamada Proton OnSite, Nguyen está a punto de resolver esta última barrera.
"Creo que estamos al borde de un verdadero avance", dijo. "Necesitamos un catalizador duradero, algo que tenga la misma actividad que el mejor catalizador, pero que pueda sobrevivir a este entorno. Nuestro material anteriorno tenía suficiente área de superficie para dar suficiente potencia de salida. Pero he podido seguir trabajando en este catalizador de sulfuro de rodio. Creo que hemos descubierto una manera de aumentar el área de superficie. Ahora tenemos una mejor manera,y podemos publicar eso en tres a seis meses, tenemos algunos problemas menores que resolver, pero creo que tendremos un material adecuado para la reacción de hidrógeno en este sistema ".
Los nuevos resultados para desarrollar una batería avanzada de flujo de hidrógeno-bromo a escala industrial se presentarán en la reunión de la Sociedad Electroquímica en Seattle este mayo.
De hecho, Nguyen, quien ha fundado varias empresas nuevas durante su carrera de investigación, señaló que la nueva batería de hidrógeno y bromo pronto podría comercializarse, y fácilmente podría escalarse a escalas MWh energía MWh energía, llegando en forma modularforma de contenedor, aproximadamente 1MWh en un contenedor de tamaño completo. Pero advirtió que solo se podría usar en sitios industriales remotos, lugares como parques eólicos y solares, donde las enormes baterías probablemente estarían enterradas bajo tierra.
"Este sistema de almacenamiento de energía, debido a su corrosividad, no es adecuado para sistemas residenciales o comerciales", dijo. "El bromo es como el gas de cloro. Excave un agujero, cúbralo con cemento o plástico, deje caer esta batería ycúbralo: debe estar en un sistema cerrado o sellado para evitar fugas o emisiones de gas de bromo. Esto será adecuado solo para el almacenamiento de energía a gran escala a distancia, como parques solares y parques eólicos ".
El investigador de KU dijo que el aumento de la energía renovable dependería de los avances tecnológicos que hagan que la economía sea atractiva para los productores e inversores de energía, y esperaba que su nuevo diseño de batería pudiera jugar un papel.
"La forma en que usamos los combustibles fósiles para la energía es muy ineficiente, derrochadora y genera gases de efecto invernadero", dijo Nguyen. "Para los combustibles fósiles, usted realiza la inversión inicial y también paga la operación todos los días: pague carbón opara gas natural por el resto de la vida de la planta de energía. Una vez que realiza la inversión inicial en renovables, la electricidad que genera es gratuita ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kansas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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