En un camino de grava en West Orange, Nueva Jersey, los transeúntes pasaron un automóvil eléctrico, sorprendidos por la amplitud del automóvil.
Este vehículo viaja al doble de la velocidad de los vehículos convencionales y genera polvo en la calle, lo que puede provocar picazón en el morro del caballo que tira del carruaje.
Era el comienzo del siglo XX y el conductor de este automóvil en particular era Thomas Edison.
Aunque los autos eléctricos no son nada nuevo en el vecindario, la mayoría de los autos dependen de voluminosas baterías de plomo-ácido.
Edison equipó su automóvil con un nuevo tipo de batería y espera que todos los vehículos del país puedan usarlo lo antes posible: se trata de una batería de níquel-hierro.
Edison se basó en el trabajo del inventor sueco Ernst Waldemar Jungner, quien solicitó por primera vez una patente para baterías de níquel-hierro en 1899 y trató de mejorarlas para su uso en automóviles.
El creador estadounidense afirma que las baterías de níquel-hierro son muy resistentes y se pueden cargar dos veces más rápido que las baterías de plomo-ácido.
Incluso llegó a un acuerdo con el fabricante de automóviles Ford Motors para producir el automóvil eléctrico supuestamente más eficiente.
Pero las baterías de níquel-hierro tienen algunos problemas.
Es más grande que la batería de plomo-ácido utilizada y el precio es más alto.
Del mismo modo, cuando se carga, libera hidrógeno, que se consideró un problema en ese momento y podría ser peligroso.
Desafortunadamente, cuando Edison logró hacer prototipos más refinados, los autos eléctricos estaban desapareciendo y los autos que funcionan con combustibles fósiles se volvieron cada vez más populares porque podían viajar distancias más largas sin tener que detenerse y recargar.
El trato de Edison con Ford Motors aún no se ha completado, aunque sus baterías continúan usándose en ciertas áreas, como señales de ferrocarril, y su volumen no es un obstáculo.
Más de un siglo después, los ingenieros redescubrieron que las baterías de níquel-hierro son un diamante en bruto.
Ahora, se está investigando para enfrentar los desafíos del crecimiento de la energía renovable y complementar la energía limpia como la eólica y la solar.
El hidrógeno, una vez preocupante, puede convertirse en uno de los elementos más útiles de estas baterías.
A mediados de la década de 2010, un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos descubrió el uso de una batería de níquel-hierro a base de hidrógeno para la producción.
Cuando la electricidad pasa a través de la batería mientras se carga, se produce una reacción química que libera hidrógeno y oxígeno.
El equipo de investigación admite que la reacción es similar a la reacción anterior que liberó hidrógeno del agua, llamada electrólisis.
"En mi opinión, las reacciones químicas son las mismas", dijo Fokko Mulder, jefe del equipo de investigación de la Universidad de Delft. Siempre que la energía utilizada para impulsar la reacción provenga de fuentes de energía renovables, esta reacción de división del agua es una forma de producir hidrógeno, que puede usarse como combustible e hidrógeno completamente limpio.
Aunque Mulder y su equipo sabían que el electrodo de la batería de níquel-hierro puede dividir el agua, se sorprendieron al descubrir que el electrodo comenzó a tener un mayor almacenamiento de energía que antes de que se produjera el hidrógeno.
En otras palabras, cuando también se usa como celda electrolítica, se convierte en una mejor batería.
También se sorprendieron al descubrir qué tan bien los electrodos resisten la electrólisis, que puede degradar demasiado las baterías más tradicionales.
"Por supuesto, estamos contentos de que la eficiencia energética sea buena en todas estas áreas", dijo Mulder, alcanzando un nivel del 80% al 90%. Mulder llamó a su creación "battolyser" y espera que este descubrimiento ayude a resolver los dos principales desafíos de la energía renovable: almacenar energía y generar combustible limpio cuando la batería está llena.
"Por un lado, escuchará el debate sobre las baterías, por otro lado, el debate sobre el hidrógeno", dijo Mulder. Añadió: "Siempre hay algún tipo de competencia entre los dos, pero básicamente ambos son necesarios".
Uno de los mayores desafíos de las fuentes de energía renovable como la energía eólica y solar es su carácter impredecible e intermitente.
Tomando como ejemplo la energía solar, hay un excedente de energía durante el día y el verano, pero durante la noche y el invierno, la oferta disminuye.
Las baterías tradicionales (como las de litio) pueden almacenar energía durante un corto período de tiempo, pero cuando están completamente cargadas, deben liberar el exceso de energía, de lo contrario pueden sobrecalentarse y degradarse.
Sin embargo, el "battolizador" de níquel-hierro permanece estable después de estar completamente cargado, y en este momento puede continuar produciendo hidrógeno.
John Barton, investigador de la Escuela de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y de Fabricación de la Universidad de Loughborough, dijo: “(Las baterías de Ni-Fe) son más fuertes que otras baterías y pueden resistir mejor las condiciones de sobrecarga y subcarga”. La compañía también estudió el “battolyser ”".
Añadió: "Con la producción de hidrógeno, el 'battolizador' puede aumentar el almacenamiento de energía durante un año o incluso unos días o incluso unos días". Además de producir hidrógeno, las baterías de níquel-hierro también tienen otras características útiles.
Primero, requieren muy poco mantenimiento. Como demostró Edison en su primer automóvil eléctrico, son muy duraderos y algunos de ellos se han utilizado durante más de 40 años.
Los metales (níquel y hierro) necesarios para fabricar baterías también son más comunes que el cobalto, que se utiliza para fabricar baterías convencionales.
Esto significa que el "battolizador" puede desempeñar otro papel para la energía renovable: ayudar a que sea más rentable.
Como cualquier otra industria, el precio de la energía renovable fluctúa según la oferta y la demanda.
En los días soleados, puede haber mucha energía solar, lo que puede provocar un exceso de oferta y reducir el precio de la energía vendible. "Battolyser" puede ayudar a eliminar estas fluctuaciones. Mulder dijo: "Cuando el precio de la electricidad es alto, puede descargar la batería, pero cuando el precio de la electricidad es bajo, puede cargar la batería y producir hidrógeno".
En este sentido, "battolyser" no está solo. Un electrolizador alcalino más tradicional junto con una batería también puede realizar esta función y se usa ampliamente en la industria de producción de hidrógeno. Mulder cree que debido a la durabilidad del sistema, el "battolizador" puede hacer lo mismo con menos dinero y por más tiempo.
Esto trae esperanza a los nuevos seguidores. Además, aunque el hidrógeno es un producto directo del "battolizador", el hidrógeno también produce otras sustancias útiles, como amoniaco o metanol, y generalmente es más fácil de almacenar y transportar. Hans Vrijenhoef, CEO de Proton Ventures, dijo: "Después de la instalación del 'battolyser', la operación de la planta de amoníaco será más consistente y requerirá menos mano de obra, reduciendo así los costos de operación y mantenimiento".
Añadió: "Esto producirá amoniaco de la forma más barata, sostenible y ecológica".
En la actualidad, la batería "battolyser" más grande que existe es de 15 kW / 15 kWh, y tiene suficiente capacidad de batería y capacidad de almacenamiento de hidrógeno a largo plazo para alimentar 1,5 hogares.
Una versión más grande del "battolyser" de 30 kW / 30 kWh está funcionando en la central eléctrica Magnum en Emshavin, Países Bajos, y proporcionará suficiente hidrógeno para satisfacer las necesidades de la planta.
Una vez que se llevan a cabo pruebas rigurosas aquí, el objetivo es expandir y distribuir el "battolyser" a los productores de energía verde, como los parques solares y eólicos.
En última instancia, los defensores del "battolizador" esperan que alcance una escala de gigavatios, equivalente a la energía producida por unas 400 turbinas eólicas a escala de servicios públicos.
Aunque además de la expansión, Patton también ve el papel de los "battolizadores" más pequeños, que pueden ayudar a proporcionar electricidad a las microrredes utilizadas por comunidades remotas que no forman parte de la red principal.
El hecho de que el electrodo battolizador esté hecho de metales base relativamente baratos puede ayudar.
Y a diferencia del litio, el níquel y el hierro no producen muchas aguas residuales durante la minería, ni están asociados con una degradación ambiental severa.
Sin embargo, tanto Mulder como Barton creen que existen obstáculos que superar en términos de eficiencia y capacidad. Barton dijo: "El 'battolizador' se beneficiará enormemente de una mayor potencia de la batería o de una menor resistencia interna".
La resistencia interna es la reacción al flujo de corriente en la batería. Cuanto mayor sea la resistencia interna, menor será la eficiencia. Mulder y su equipo están trabajando arduamente para mejorar esto.
Desde que Thomas Edison comenzó a experimentar con sus baterías de níquel-hierro a principios del siglo XX, se ha ocultado la mayor parte del potencial del "descomponedor de murciélagos".
Puede pensar que su batería reemplazará a otros vehículos en la calle, lo cual puede estar mal.
Pero las baterías de níquel-hierro aún pueden desempeñar un papel en la sustitución de los combustibles fósiles en general, ayudando a acelerar la transición a la energía renovable.
Fuente:
https://www.bbc.com/mundo/vert-fut-56342143
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