10.05.2021 - Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)

Baterías de flujo redox: Un paso hacia el mercado de masas

Más ligero, más pequeño y más rentable

Las baterías de flujo redox son perfectas para almacenar grandes cantidades de energía renovable, pero siempre han sido demasiado caras para el mercado de masas. Los investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnología Medioambiental, Seguridad y Energía UMSICHT han rediseñado por completo el corazón de una batería de flujo redox -la pila- y han conseguido una enorme reducción del uso de materiales y de los costes. Sus esfuerzos les han valido el premio Joseph von Fraunhofer.

El sol y el viento no pueden controlarse para satisfacer nuestra demanda de energía, por lo que la energía renovable variable debe almacenarse hasta su uso. Una forma de hacerlo es con baterías de flujo redox. Ofrecen estabilidad de ciclo -lo que significa que su capacidad no se reduce notablemente tras miles de ciclos- y no son combustibles, y su potencia y capacidad pueden diseñarse para satisfacer la demanda. Además, no utilizan materiales críticos y sus electrolitos pueden recuperarse por completo. Sin embargo, siempre han sido demasiado caras para el mercado de masas.

Baratas, ligeras y compactas

Los investigadores de Fraunhofer UMSICHT han desarrollado ahora una solución a largo plazo para este problema: han inventado una nueva forma de fabricar el plástico central, conductor de la electricidad, para que siga siendo flexible y pueda soldarse. Este nuevo proceso tiene un impacto significativo en las baterías de flujo redox. "La pila que se ha desarrollado, el corazón de cualquier batería de flujo redox, es un 40% más rentable en términos de costes de material. Los costes de producción también se han reducido considerablemente. La pila pesa un 80 por ciento menos que una pila convencional y sólo tiene la mitad de tamaño", afirma el profesor Christian Doetsch a modo de resumen. La pila está siendo comercializada por la empresa derivada Volterion. Christian Doetsch y Lukas Kopietz, de Fraunhofer UMSICHT, y el Dr. Thorsten Seipp, de Volterion, han recibido el premio Joseph von Fraunhofer por este desarrollo. Al explicar los motivos de su decisión, el jurado mencionó "la empresa derivada y su exitosa salida de Fraunhofer, que sirve de prototipo para la comercialización de nuevas tecnologías de fabricación".

Las pilas suelen constar de 160 componentes apilados que se mantienen unidos por un gran número de tornillos y placas metálicas sólidas y se sellan con numerosas juntas. Algunos de estos componentes se moldean por inyección, lo que significa que son frágiles como la mina de un lápiz debido a las altas presiones y temperaturas necesarias en el proceso de moldeo por inyección. Para evitar este problema, el equipo de investigadores utilizó materiales de base similares - grafito y negro de humo - pero abordó el proceso de una manera muy diferente: El plástico en forma de gránulos se enfría a temperaturas de hasta 80 grados bajo cero, luego se tritura y se mezcla con un 80% de grafito en peso. El equipo de investigadores envía este polvo a través de un sistema compuesto por varios rodillos calentados a diferentes temperaturas y que se mueven a distintas velocidades. El polvo se funde brevemente entre los rodillos a temperaturas moderadas y bajas presiones. Luego se amasa, se enrolla en una "hoja sin fin" y finalmente se enrolla. "Esto confiere al nuevo material propiedades termoplásticas, por lo que es flexible y puede soldarse aunque sólo el 20% sea plástico", explica Lukas Kopietz. La pila no utiliza ningún tipo de junta, e incluso no son necesarios los tornillos: las celdas simplemente se sueldan. Otra ventaja del método es que la producción de placas bipolares no sólo es más rápida y rentable, sino que tampoco hay límites de tamaño. Se pueden fabricar sin problemas placas bipolares de hasta varios metros cuadrados.

Implementado hasta la batería en Volterion

El segundo paso, crucial porque también reduce los costes, fue desarrollar un proceso de producción continua: el proceso de polvo a rollo, en el que las placas bipolares pueden fabricarse como un rollo sin fin. De este modo se pueden fabricar placas muy finas. En el proceso de moldeo por inyección, el grosor de la placa está limitado a varios milímetros debido al método de producción, pero en el proceso polvo a rollo puede ser de entre 0,1 y 0,4 milímetros. Esto significa que se necesita mucho menos material, lo que reduce el precio y permite hacer pilas más ligeras y compactas. "Esto abre posibilidades totalmente nuevas en el diseño, que hemos aplicado hasta la batería completa en Volterion", dice Thorsten Seipp. Volterion ya ha construido y vendido más de mil pilas.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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