Las baterías de flujo a base de bromo almacenan energía mediante una reacción química entre iones de bromuro y bromo elemental. Esta química es interesante porque el bromo está ampliamente disponible, tiene un alto potencial electroquímico y se disuelve bien en electrolitos líquidos. El lado negativo aparece durante la carga, cuando se producen grandes cantidades de bromo. Este material reactivo puede atacar los componentes de la batería, reducir la cantidad de ciclos de carga que la batería puede soportar y aumentar los costos generales del sistema. Los aditivos conocidos como agentes complejantes de bromo pueden ayudar a limitar la corrosión, pero a menudo separan el electrolito en fases, alterando la uniformidad y dificultando el funcionamiento del sistema.
En un estudio publicado por el Dr. poder de la naturalezaInvestigadores dirigidos por el profesor Jianfeng Li del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS) informan sobre un nuevo enfoque para la química de baterías basadas en bromo. El equipo diseñó una reacción relacionada con el bromo que transfiere dos electrones en lugar de uno y la aplicó con éxito a una batería de flujo de zinc-bromo. Sus resultados muestran tanto una prueba funcional de concepto como una ampliación exitosa hacia un sistema de batería de larga duración.
Capturando bromo para aumentar el rendimiento
Los investigadores lograron esto agregando compuestos de amina al electrolito, donde actúan como eliminadores de bromo. Durante el funcionamiento con batería, el bromo (Br2) se convierte en compuestos de amina bromados formados mediante reacciones electroquímicas. Este proceso reduce la cantidad de Br libre2 A un nivel ultrabajo de aproximadamente 7 mM en el electrolito. La química tradicional del bromo se basa en la transferencia de un solo electrón del ion bromuro al Br.2. Por el contrario, el nuevo mecanismo permite la transferencia de dos electrones desde iones bromuro a compuestos de amina bromados, lo que aumenta la densidad de energía. Al mismo tiempo Bri2 Los niveles extremadamente bajos reducen en gran medida los efectos corrosivos, lo que ayuda a prolongar la vida útil de la batería.
Estabilidad a largo plazo y bajo costo de escala.
Luego, el equipo probó esta química en una batería de flujo de zinc-bromo en condiciones prácticas. Debido a que el electrolito contiene muy poco Br libre22, la batería puede funcionar de manera confiable utilizando una membrana de intercambio iónico no fluorada (SPEEK) estándar, lo que ayuda a reducir costos. En una prueba de ampliación de 5 kW, la batería funcionó de manera estable durante más de 700 ciclos a una densidad de corriente de 40 mA cm.-2 y alcanzó una eficiencia energética superior al 78%. con hermano2 Las concentraciones se mantienen tan bajas que no se detecta corrosión en los componentes críticos (incluidos los colectores de corriente, los electrodos y las membranas) antes o después del ciclo.
Implicaciones para el futuro almacenamiento de energía
“Nuestro estudio proporciona un método novedoso para el diseño de baterías de flujo de larga duración basadas en bromo y sienta las bases para una mayor aplicación y promoción de las baterías de flujo de zinc-bromo”, afirmó el profesor Li.
