Sígueme en twitter

viernes, 10 de febrero de 2017

¡INCREÍBLE! Esta batería se puede recargar con dióxido de carbono.

Investigadores han desarrollado un tipo de batería recargable que se llama celda de flujo que puede ser recargada con una solución basada en agua que contiene dióxido de carbono disuelto (CO2) emitido por las centrales eléctricas de combustibles fósiles. El dispositivo funciona aprovechando la diferencia de concentración de CO2 entre las emisiones de CO2 y el aire ambiente, que en última instancia, puede utilizarse para generar electricidad.

La célula de flujo del gradiente de pH tiene dos canales: uno que contiene una solución acuosa sparged con dióxido de carbono (pH bajo) y el otro que contiene una solución acuosa sparged con aire ambiente (pH alto). El gradiente de pH hace que los iones fluyan a través de la membrana, creando una diferencia de voltaje entre dos electrodos, haciendo que los electrones a fluir a lo largo de un cable de conexión de los electrodos. Fotografía: Kim et al. © 2017 American Chemical Society


La nueva celda de flujo produce una densidad de potencia media de 0,82 W/m2, que es casi 200 veces mayor que los valores obtenidos usando métodos similares anteriores. Aunque no está claro aún si el proceso podría ser económicamente viable a gran escala, los primeros resultados parecen prometedores y pueden mejorarse aún más con la investigación futura.

Los científicos, Taeyong Kim, Bruce E. Logan y Christopher A. Gorski en la Universidad Estatal de Pennsylvania, han publicado un documento sobre el nuevo método de conversión de CO2 a la electricidad en un número reciente de Environmental Science & Technology Letters.

"Este trabajo ofrece un medio alternativo y más sencillo para la captación de energía de las emisiones de CO2 en comparación con las tecnologías existentes que requieren de material costoso catalizador y temperaturas muy altas para convertir CO2 en combustibles útiles", dijo Gorski.

Mientras que el contraste del humo color blanco contra un cielo azul ilustra el impacto ambiental adverso de la quema de combustibles fósiles, la gran diferencia en la concentración de CO2 entre los dos gases es también lo que proporciona una fuente de energía sin explotar para generar electricidad.

Con el fin de aprovechar la energía potencial en esta diferencia de concentración, los investigadores primero disuelven el gas CO2 y el aire ambiente en envases separados de una solución acuosa, en un proceso llamado lavado de bagazo. Al final de este proceso, la solución de barrido de CO2 forma iones de bicarbonato, que le dan un menor pH de 7.7 en comparación a la solución aire rociado, que tiene un pH de 9,4.

Después de la aspersión, los investigadores inyectan cada solución en uno de los dos canales en una celda de flujo, creando un gradiente de pH en la célula. La célula de flujo tiene electrodos en los lados opuestos de los dos canales, junto con una membrana semi porosa entre los dos canales que impide la mezcla instantánea mientras sigue permitiendo a los iones pasar a través. Debido a la diferencia de pH entre las dos soluciones, diversos iones atraviesan la membrana, creando una diferencia de voltaje entre dos electrodos, haciendo que los electrones a fluir a lo largo de un cable de conexión de los electrodos.

Después de que se descarga la celda de flujo, puede ser recargada otra vez cambiando los canales que surcan las soluciones. Cambiando la solución que fluye en cada electrodo, el mecanismo de carga se invierte para que los electrones fluyan en la dirección opuesta. Las pruebas demostraron que la célula mantenga su rendimiento más de 50 ciclos de alterna de soluciones.

Los resultados mostraron también que, cuanto mayor sea la diferencia de pH entre los dos canales, cuanto mayor sea la densidad de potencia media. Aunque la célula de flujo del gradiente de pH alcanza una densidad de energía es alta en comparación con las células similares que convierten el CO2 residuos en electricidad, es todavía mucho menor que las densidades de potencia de sistemas de pila de combustible que combinan CO2 con otros combustibles, tales como H2.

Sin embargo, la nueva célula de flujo tiene ciertas ventajas sobre los otros dispositivos, como el uso de materiales de bajo costo y operación de la temperatura. Estas características la hacen atractiva para aplicaciones prácticas en plantas de energía existentes de la célula de flujo.

"Un sistema que contiene numerosas células idénticas de flujo se instalarían en las plantas de energía que queman  combustibles fósiles", dijo Gorski. "Los humos emitidos por la quema de combustibles fósiles sería necesario pre-enfriado, luego burbujeado a través de un depósito de agua que puede bombearse a través de las células de flujo."

En el futuro, los investigadores planean mejorar el funcionamiento de la célula de flujo.

"Actualmente estamos examinando para ver cómo se pueden optimizar las condiciones de solución para maximizar la cantidad de energía producida," dijo Gorski. "También estamos investigando si podemos disolver sustancias químicas en el agua que exhiben propiedades redox dependientes del pH, así que nos permite aumentar la cantidad de energía que puede ser recuperada. Este último enfoque es análogo a una batería de flujo, que reduce y oxida sustancias químicas disueltas en soluciones acuosas, excepto que estamos causando a ser reducido y oxidado aquí cambiando el pH de la solución con CO2".

No hay comentarios.:

Publicar un comentario

Comenta si te gustó lo que acabas de ver.