lunes, 5 de septiembre de 2011

Usar el agua de oceános para recargar baterías

Créditos: Cocoabiscuit
Cuando las personas piensan en obtención de energía de los océanos, se suele pensar en energía proveniente de olas o mareas, en las que el movimiento del agua produce electricidad. Un artículo en Nano Letters sugiere una forma alternativa de convertir el océano en fuente energía, recurriendo al hecho de que es salada. Ha habido algunas ideas acerca de cómo extraer la energía mediante la diferencia de salinidad entre la sal y el agua dulce, pero el documento sugiere un enfoque bastante intrigante: Tratar a todo el océano como si fuera una batería.

El ciclo de carga de la batería por lo general implica el intercambio de electrones con los iones que barajan entre un medio de almacenamiento y los electrodos, normalmente, los iones se quedan encerrados dentro de la batería. El nuevo dispositivo tiene un enfoque muy diferente, permitiendo que los iones se intercambien libremente con el agua que fluye a través de esté.

El dispositivo cuenta con electrodos que reaccionan específicamente con algunos de los iones que se encuentran normalmente en el agua de mar. Uno está hecho de dióxido de manganeso, que puede reaccionar con un ion de sodio para formar Na2Mn5O10. El material también pasa a ser económico, ambientalmente benignas y tiene una alta densidad de energía. Los autores fueron cuidadosos para no elegir otro electrodo, ya que de utilizarse plata, puede reaccionar con el cloro. Así, los dos electrodos en el dispositivo son capaces de secuestrar los iones que se forman cuando el cloruro de sodio -sal común- se disuelve en el agua.

Esto permite un ciclo simple. Cuando el agua salada fluye sobre los electrodos, capturan los iones, produciendo una batería cargada. Cuando el agua salada se sustituye por agua dulce, el ciclo se puede revertir, pero para poder hacerlo, los electrones tienen que fluir entre los dos electrodos, creando energía útil actual. Los autores llaman a su dispositivo una "batería de entropía de mezcla" y muestran algunos ejemplos donde se logra alrededor de 75 por ciento de eficiencia teórica y que no disminuye en más de 100 ciclos. También muestran que funciona perfectamente bien con las muestras del medio ambiente.

No hay una gran cantidad de energía disponible en el dispositivo, pero los autores calculan que un flujo de agua dulce de 40 metros cúbicos por segundo podría generar hasta 100 megavatios. En contexto, las Cataratas del Niágara producen más de 1,800 metros cúbicos por segundo. A nivel mundial, alrededor de 2 teravatios de energía podrían ser producidas. Eso no es mucho en comparación a las necesidades de nuestra energía, pero el enfoque podría ser parte de una cartera de renovables, pudiendo funcionar todo el tiempo, siempre que la corriente de agua dulce se mantenga separada de la salada.

Sin embargo, los autores ofrecen una aplicación menos grandes, pero tal vez más convincente: un sistema sencillo para almacenar la energía solar. Un artefacto solar podría evaporar el agua fresca de una reserva de sal, lo que permitiría una fuente de material para descargar la batería. Los autores también muestran uno de estos dispositivos y demuestran que puede funcionar durante más de 100 ciclos sin pérdida de eficiencia.

Para todos sus dispositivos, los autores dicen que debe ser posible mejorar la geometría de los electrodos para estimular aún más la eficiencia. Este no parece el tipo de cosas que va a establecer un nuevo mundo -la energía involucrada es simplemente demasiado pequeña- pero una versión mejorada puede proporcionar una forma sencilla y flexible de almacenar energía renovable en algunos contextos específicos.

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