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En un camino de ripio en West Orange, Nueva Jersey (EE.UU.), un auto el??ctrico pas?? cerca de unos transe??ntes, quienes quedaron totalmente sorprendidos por lo espacioso que era su interior.
El auto se desplazaba al doble de la velocidad que los veh??culos m??s convencionales, levantando el polvo de la calle que, tal vez, les hizo cosquillas en la nariz a los caballos que tiraban de los carruajes.
Era principios del siglo XX y el conductor de este particular autom??vil era Thomas Edison.
Si bien los autos el??ctricos no eran una novedad en el vecindario, la mayor??a de ellos depend??an de pesadas y voluminosas bater??as de plomo y ??cido.
Edison hab??a equipado su auto con??un nuevo tipo de bater??a??y esperaba que pronto todos los veh??culos de todo el pa??s la usaran: era una??bater??a de n??quel-hierro.
Sobre la base del trabajo del inventor sueco Ernst Waldemar Jungner, quien patent?? por primera vez una bater??a de n??quel-hierro en 1899, Edison busc?? refinarla para su uso en autos.
El creador estadounidense afirm?? que la bater??a de n??quel-hierro era incre??blemente resistente y pod??a cargarse dos veces m??s r??pido que las bater??as de plomo y ??cido.
Incluso ten??a un acuerdo con la automotriz Ford Motors para producir este veh??culo el??ctrico supuestamente m??s eficiente.
Pero la bater??a de n??quel-hierro ten??a algunos problemas.
Era m??s grande que las bater??as de plomo y ??cido que se utilizaban y tambi??n era m??s cara.
Adem??s, cuando se cargaba, liberaba hidr??geno, que en ese momento se consideraba una preocupaci??n y pod??a ser peligroso.
Desafortunadamente, para el momento en que Edison logr?? construir un prototipo m??s refinado, los veh??culos el??ctricos estaban desapareciendo y los autos propulsados por combustibles f??siles ganaban terreno, ya que pod??an recorrer distancias m??s largas en vez de tener que detenerse para recargar energ??a.
El trato de Edison con Ford Motors qued?? inconcluso, aunque su bater??a continu?? us??ndose en ciertos nichos como la se??alizaci??n de ferrocarriles, donde su voluminoso tama??o no fue un obst??culo.
M??s de un siglo despu??s, los ingenieros redescubrieron la bater??a de n??quel-hierro como una especie de diamante en bruto.
Ahora se la est?? estudiando como una respuesta al desaf??o permanente de generar energ??as renovables y complementar las fuentes de energ??a limpia como la e??lica y la solar.
Y el hidr??geno, que alguna vez fue considerado preocupante, podr??a convertirse en uno de los elementos m??s ??tiles de estas bater??as.
Electr??lisis
A mediados de la d??cada de 2010, un equipo de investigaci??n de la Universidad Tecnol??gica de Delft en los Pa??ses Bajos descubri?? un uso de la bater??a de n??quel-hierro basada en el hidr??geno producido.
Cuando la electricidad pasa a trav??s de la bater??a mientras se recarga, sufre una reacci??n qu??mica que libera hidr??geno y ox??geno.
El equipo reconoci?? que la reacci??n se asemeja a la utilizada para liberar hidr??geno del agua, conocida como electr??lisis.
“Me pareci?? que la qu??mica era la misma”, dice Fokko Mulder, l??der del equipo de investigaci??n de la Universidad de Delft.
Esta reacci??n de divisi??n del agua es una forma en que se produce hidr??geno para su uso como combustible y uno completamente limpio, siempre que la energ??a utilizada para impulsar la reacci??n sea de una fuente renovable.
Si bien Mulder y su equipo sab??an que los electrodos de la bater??a de n??quel-hierro eran capaces de dividir el agua, se sorprendieron al ver que los electrodos comenzaron a tener un mayor almacenamiento de energ??a que antes de que se produjera el hidr??geno.
En otras palabras, se convirti?? en una mejor bater??a cuando tambi??n se us?? como electrolizador.
Tambi??n se asombraron al ver lo bien que los electrodos resistieron la electr??lisis, que puede degradar excesivamente las bater??as m??s tradicionales.
“Y, por supuesto, est??bamos contentos de que la eficiencia energ??tica pareciera ser buena durante todo esto”, dice Mulder, alcanzando niveles del 80% a 90%.
Mulder nombr?? a su creaci??n el “battolyser” y espera que el descubrimiento pueda ayudar a resolver dos desaf??os importantes para la energ??a renovable: el almacenamiento de energ??a y, cuando las bater??as est??n llenas, la producci??n de combustible limpio.
“Escuchar??s argumentos sobre las bater??as, por un lado y el hidr??geno, por el otro”, dice Mulder. “Siempre hubo una especie de competencia entre los dos, pero b??sicamente necesitas ambos”, a??ade.
Valor renovable
Uno de los mayores desaf??os de las fuentes de energ??a renovable como la e??lica y la solar es lo impredecibles e intermitentes que pueden ser.
Con la solar, por ejemplo, se produce un excedente de energ??a durante el d??a y el verano, pero durante la noche y en los meses de invierno, el suministro disminuye.
Las bater??as convencionales, como las basadas en litio, pueden almacenar energ??a a corto plazo, pero cuando est??n completamente cargadas tienen que liberar cualquier exceso o podr??an sobrecalentarse y degradarse.
Sin embargo, el “battolyser” de n??quel-hierro permanece estable cuando est?? completamente cargado, momento en el que puede pasar a producir hidr??geno.
“(Las bater??as de n??quel-hierro) son resistentes y pueden tolerar la carga insuficiente y la sobrecarga mejor que otras bater??as“, dice John Barton, investigador asociado de la Escuela de Ingenier??a Mec??nica, El??ctrica y de Fabricaci??n de la Universidad de Loughborough en Reino Unido, que tambi??n investiga el “battolyser”.
“Con la producci??n de hidr??geno, el ‘battolyser’ agrega almacenamiento de energ??a de varios d??as e incluso entre estaciones” del a??o, a??ade.
Adem??s de crear hidr??geno, las bater??as de n??quel-hierro tienen otras caracter??sticas ??tiles.
En primer lugar, que requieren un mantenimiento excepcionalmente bajo. Son extremadamente duraderas, como lo demostr?? Edison en su primer auto el??ctrico y se sabe que algunas duran m??s de 40 a??os.
Los metales necesarios para fabricar la bater??a (n??quel y hierro) tambi??n son m??s comunes que, por ejemplo, el cobalto que se utiliza para crear bater??as convencionales.
Esto significa que el “battolyser” podr??a tener otro papel para la energ??a renovable: ayudarla a ser m??s rentable.
Como cualquier otra industria, los precios de las energ??as renovables fluct??an seg??n la oferta y la demanda.
En un d??a brillante y soleado puede haber una gran cantidad de energ??a solar, lo que puede provocar un exceso y una ca??da en el precio por el que se puede vender la energ??a.
El “battolyser” podr??a ayudar a suavizar esas fluctuaciones.
“Cuando los precios de la electricidad son altos, se puede descargar esta bater??a, pero cuando el precio de la electricidad es bajo, se puede cargar la bater??a y producir hidr??geno”, opina Mulder.
El “battolyser” no est?? solo en este aspecto.
Los electrolizadores alcalinos m??s tradicionales acoplados a bater??as tambi??n pueden realizar esta funci??n y est??n muy extendidos en la industria de producci??n de hidr??geno.
Mulder cree que el “battolyser” puede hacer lo mismo por menos dinero y por m??s tiempo gracias a la durabilidad del sistema. Es algo que est?? dando esperanzas a los partidarios del nuevo descubrimiento.
Y aunque el hidr??geno es el producto directo del “battolyser”, tambi??n se pueden generar otras sustancias ??tiles, como el amon??aco o el metanol, que suelen ser m??s f??ciles de almacenar y transportar.
“Con un ‘battolyser’ instalado, (una) planta de amon??aco funcionar??a de manera m??s constante y (necesitar??a) menos mano de obra, lo que reducir??a los costos operativos y de mantenimiento”, dice Hans Vrijenhoef, director ejecutivo de Proton Ventures, que invirti?? en el “battolyser” de Mulder.
“As?? producir??a amon??aco de la manera m??s barata, sostenible y ecol??gica”, a??ade.
Escalando
En este momento, el “battolyser” m??s grande que existe es de 15 kW / 15 kW h y tiene suficiente capacidad de bater??a y almacenamiento de hidr??geno a largo plazo para alimentar 1,5 hogares.
Se est?? trabajando en una versi??n m??s grande de un “battolyser” de 30 kW / 30 kW h en la central el??ctrica Magnum en Eemshaven en los Pa??ses Bajos, donde proporcionar?? suficiente hidr??geno para satisfacer las necesidades de la central.
Una vez que se haya sometido a pruebas rigurosas all??, el objetivo es ampliar y distribuir el “battolyser” a los productores de energ??a verde, como los parques solares y e??licos.
En ??ltima instancia, los defensores del “battolyser” esperan que alcance una escala de gigavatios, equivalente a la energ??a generada por alrededor de 400 turbinas e??licas a escala de servicios p??blicos.
Aunque adem??s de la ampliaci??n, Barton ve un papel para los “battolyser” m??s peque??os, que podr??an ayudar a suministrar energ??a a las mini-redes utilizadas por comunidades remotas que no son parte de las redes el??ctricas principales.
El hecho de que los electrodos del “battolyser” est??n hechos de metales comunes y relativamente baratos puede ayudar.
Y a diferencia del litio, el n??quel y el hierro no generan grandes cantidades de desechos de agua cuando se extraen, ni est??n vinculados a una degradaci??n ambiental significativa.
A??n as??, tanto Mulder como Barton ven obst??culos que superar en t??rminos de eficiencia y capacidad.
“El ‘battolyser’ se beneficiar??a mucho de una mayor capacidad de potencia como bater??a o de una resistencia interna reducida”, dice Barton.
La resistencia interna es la oposici??n al flujo de corriente en una bater??a. Cuanto mayor sea la resistencia interna, menor ser?? la eficiencia. Mejorar eso es algo en lo que Mulder y su equipo est??n trabajando.
Gran parte del potencial del “battolyser” estaba escondido a plena vista, desde que Thomas Edison comenz?? a experimentar con su bater??a de n??quel-hierro a principios del siglo XX.
Es posible que se haya equivocado al creer que su bater??a suplantar??a a los otros veh??culos en las calles.
Pero??la bater??a de n??quel-hierro a??n puede desempe??ar un papel en la sustituci??n de los combustibles f??siles??en general, al ayudar a acelerar la transici??n a las energ??as renovables.
BBC News
