Energetica 223. Enero febrero 2023

materiales activos sólidos, presentes en las baterías estáticas convencionales. Para superar tales limitaciones, el proyecto Mebattery propone el desarrollo de baterías de flujo ‘mediadas’ añadiendo materiales activos sólidos en los depósitos externos y utilizando las especies activas disueltas como mediadores redox, algo así como unos cables moleculares que transportan las car- gas entre el reactor de conversión y los tan- ques externos. Confinar el material sólido en el tanque permite que la potencia y la energía permanezcan desacopladas como en cualquier RFB. Además, como la capa- cidad de almacenamiento de carga de los materiales sólidos es mucho mayor que la de los líquidos, es posible aumentar la den- sidad de energía. En esta configuración, las especies disueltas sólo son responsables del transporte de energía, no se requieren altas concentraciones, lo que permite el uso de especies activas con bajas solubilidades. Con un enfoque disruptivo, el proyecto Me- battery propone el uso de líquidos inmisci- bles que pueden resolver el problema de la contaminación cruzada de especies activas entre los dos compartimentos del reactor. Concretamente, se pretende diseñar los electrolitos inmiscibles ajustando los coe- ficientes de reparto de forma que cada me- diador redox se disuelva específicamente en una de las dos fases líquidas de acuerdo con lo que establece la termodinámica. El funda- mento científico clave se basa en la termodi- námica de las interfases tanto en el reactor (interfase liquido-liquido) como en los depó- sitos externos (interfase líquido-sólido). En esta configuración de batería de flujo mediada, solo serán necesarias bajas con- centraciones de especies disueltas, lo que no solo minimiza la inevitable autodescarga observada en las baterías de flujo sin mem- brana, sino que también multiplica el núme- ro de posibles candidatos adecuados como moléculas activas redox. La visión radicalmente nueva de esta tec- nología de baterías se basa en una combi- nación de conceptos termodinámicos no convencionales que darán lugar a un cam- bio de paradigma en el almacenamiento de energía. En particular, la nueva tecnología de baterías de flujo: 1. posee las ventajas intrínsecas de los sis- temas fluidos (reactor de conversión de energía separado del depósito de alma- cenamiento de energía) 2. permite aumentar la densidad energé- tica mediante el almacenamiento de energía enmateriales sólidos confinados en los depósitos externos, y 3. garantiza la estabilidad de los sistemas durante largos periodos de tiempo utili- zando líquidos inmiscibles. El trabajo que se está realizando permite avanzar hacia una nueva tecnología de bate- ría de flujo con un excelente equilibrio entre los indicadores clave de rendimiento: 1. Densidad energética: El objetivo de la “prueba de concepto” es superar la ba- rrera de 50 Ah L -1 utilizando una baja con- centración de especies disueltas equiva- lente a solo 5 Ah L -1 en baterías de flujo convencionales. 2. Ciclo de vida: aumenta la vida útil de la batería al evitar el cruce de las especies disueltas que provocan la disminución de la capacidad. Se diseñan dos líquidos termodinámicamente inmiscibles para confinar selectivamente compuestos or- gánicos disueltos en su correspondiente fase líquida, que es la principal limita- ción de las químicas de las baterías con disoluciones. La retención de capacidad objetivo de la prueba de concepto final es del 99,25 % por cada 100 ciclos. 3. Eficiencia energética, que aumenta a nivel de celda por almacenar energía en mate- riales activos sólidos y a nivel del sistema mediante la disminución en el consumo necesario para bombeo y refrigeración gracias a la menor concentración de las especies disueltas. Para lograrlo, se afina la termodinámica de las especies disuel- tas y los materiales sólidos ajustando sus potenciales redox estándar y se mejora la cinética de transferencia de carga entre los mediadores redox y los materiales sólidos para que el sistema pueda operar con una eficiencia energética superior al 75 % a 50 mA cm -2 . 4. Sostenibilidad y respeto al medio am- biente, muy superior a las baterías de Li-ión o las de flujo con vanadio ya que se utilizan mediadores de naturaleza or- gánica y materiales sólidos abundantes. 5. Coste, inferior al de las baterías comer- ciales y comparable al de tecnologías en desarrollo como Na-ion o de flujo con Zn-Br 2 . 6. Intervalo de temperatura de trabajo, ma- yor que el de la mayor parte de las tecno- logías comerciales y en desarrollo. 7. Reciclabilidad, seguridad y desacopla- miento entre energía y potencia, aspec- tos en los que mantiene las ventajas de las mejores baterías de flujo. Las etapas del proyecto son: 1) diseño de materiales avanzados con propiedades afi- nadas para esta tecnología, siendo asistido el diseño experimental por química compu- tacional, 2) sentar las bases termodinámicas y cinéticas de los sistemas líquidos redox in- miscibles y de la reacción de transferencia de carga espontánea y reversible entre líquido redox y material sólido activo, 3) implemen- tación de los avances de los pasos anterio- res en prototipos de batería y 4) análisis del impacto económico y ambiental de la nueva tecnología, comparándola con otras tecno- logías de vanguardia. Al final del proyecto, el prototipo consti- tuirá una prueba de concepto en TRL 4. El próximo paso hacia la preparación para el mercado y la comercialización será un de- mostrador en condiciones de operación rea- les en TRL 6 ◉ almacenamiento 97 ENERGÉTICA XXI · 223 · ENE/FEB 23