Un enfoque radicalmente nuevo en el diseño de las baterías, desarrollado por investigadores del MIT, podría proporcionar una alternativa ligera y barata a las baterías actuales para los vehículos eléctricos y la red eléctrica. La tecnología podría incluso hacer "recarga" baterías como rápida y fácil como el bombeo de gas en un coche convencional.
La nueva batería se basa en una arquitectura innovadora llamada celda de flujo semi-sólido, en el que las partículas están es estado sólido suspendidas en un líquido portador y se bombea a través del sistema. En este diseño, los componentes activos de la batería - los electrodos positivos y negativos, o cátodos y ánodos - están compuestos de partículas suspendidas en un electrolito líquido. Estas dos suspensiones diferentes son bombeados a través de sistemas separados por un filtro, como una membrana porosa fina.
El trabajo se llevó a cabo por Mihai Duduta '10 y el estudiante graduado Brian Ho, bajo la dirección de profesores de ciencia de los materiales Craig W. Carter y Yet-Ming Chiang. Se describe en un artículo publicado 20 de mayo en la revista Advanced Materials de la Energía. El documento fue co-escrito por el científico de investigación visitante Pimpa Limthongkul '02, '10 postdoc Vanessa madera y el estudiante graduado Víctor Brunini '08.
Una característica importante del nuevo diseño es que separa las dos funciones de la batería - el almacenamiento de energía hasta que sea necesario, y la descarga de energía cuando se va a utilizar - en distintas estructuras físicas. (En las baterías convencionales, el almacenamiento y descarga de tener lugar en la misma estructura.) La separación de estas funciones significa que las baterías se pueden diseñar de manera más eficiente, dice Chiang.
El nuevo diseño debería permitir reducir el tamaño y el costo de un sistema de batería completa, incluyendo todos los soportes estructurales y conectores, a cerca de la mitad de los niveles actuales. Esta drástica reducción podría ser la clave para que los vehículos eléctricos puedan competir con los vehículos convencionales de gas o diesel, dicen los investigadores.
Otra ventaja potencial es que en las aplicaciones del vehículo, este sistema permitiría la posibilidad de recargar la batería mediante el bombeo de líquido recargado, de forma análoga a como actualmente bombeamos gasolina, o mediante el cambio de los tanques, como hacemos ahora con los neumáticos.
Además de las aplicaciones potenciales en los vehículos, el sistema de baterías nuevas podrían ampliarse a muy gran tamaño a bajo costo. Esto lo hacen particularmente bien adaptado para el almacenamiento de electricidad a gran escala de los servicios públicos, lo que podría hacer de fuentes intermitentes e impredecibles, como la eólica y la energía solar y en general cualquier fuente de energia renovable.
Yury Gogotsi, distinguido profesor de la Universidad de Drexel University y director de la Nanotecnología de Drexel Institute, ha comentado: . "Este avance, tiene una importancia tremenda para el futuro de la producción y almacenamiento de energía. "
Gogotsi advierte que hacer una versión práctica y comercial de esta batería será necesaria una investigación para encontrar los mejores cátodos y el ánodos de los materiales y los electrolitos, pero agrega: "No veo problemas fundamentales que no se pueden abordar - estos son principalmente problemas de ingeniería. Por supuesto, el desarrollo de sistemas de trabajo que pueden competir con las baterías disponibles en la actualidad en términos de coste y el rendimiento pueden llevar años."
La nueva tecnología se han otorgado licencias a una compañía llamada 24 millones Technologies, fundada el pasado verano por Chiang y Carter junto con el empresario Throop Wilder, quien es presidente de la compañía. La compañía ya ha recaudado más de $ 16 millones en capital riesgo y financiación de la investigación federal.
El desarrollo de la tecnología ha sido financiado en parte por subvenciones del Departamento de Defensa de EE.UU. Defensa Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación y Proyectos de Investigación Avanzada de la Agencia - Energía (ARPA-E).
La nueva batería se basa en una arquitectura innovadora llamada celda de flujo semi-sólido, en el que las partículas están es estado sólido suspendidas en un líquido portador y se bombea a través del sistema. En este diseño, los componentes activos de la batería - los electrodos positivos y negativos, o cátodos y ánodos - están compuestos de partículas suspendidas en un electrolito líquido. Estas dos suspensiones diferentes son bombeados a través de sistemas separados por un filtro, como una membrana porosa fina.
El trabajo se llevó a cabo por Mihai Duduta '10 y el estudiante graduado Brian Ho, bajo la dirección de profesores de ciencia de los materiales Craig W. Carter y Yet-Ming Chiang. Se describe en un artículo publicado 20 de mayo en la revista Advanced Materials de la Energía. El documento fue co-escrito por el científico de investigación visitante Pimpa Limthongkul '02, '10 postdoc Vanessa madera y el estudiante graduado Víctor Brunini '08.
Una característica importante del nuevo diseño es que separa las dos funciones de la batería - el almacenamiento de energía hasta que sea necesario, y la descarga de energía cuando se va a utilizar - en distintas estructuras físicas. (En las baterías convencionales, el almacenamiento y descarga de tener lugar en la misma estructura.) La separación de estas funciones significa que las baterías se pueden diseñar de manera más eficiente, dice Chiang.
El nuevo diseño debería permitir reducir el tamaño y el costo de un sistema de batería completa, incluyendo todos los soportes estructurales y conectores, a cerca de la mitad de los niveles actuales. Esta drástica reducción podría ser la clave para que los vehículos eléctricos puedan competir con los vehículos convencionales de gas o diesel, dicen los investigadores.
Otra ventaja potencial es que en las aplicaciones del vehículo, este sistema permitiría la posibilidad de recargar la batería mediante el bombeo de líquido recargado, de forma análoga a como actualmente bombeamos gasolina, o mediante el cambio de los tanques, como hacemos ahora con los neumáticos.
Además de las aplicaciones potenciales en los vehículos, el sistema de baterías nuevas podrían ampliarse a muy gran tamaño a bajo costo. Esto lo hacen particularmente bien adaptado para el almacenamiento de electricidad a gran escala de los servicios públicos, lo que podría hacer de fuentes intermitentes e impredecibles, como la eólica y la energía solar y en general cualquier fuente de energia renovable.
Yury Gogotsi, distinguido profesor de la Universidad de Drexel University y director de la Nanotecnología de Drexel Institute, ha comentado: . "Este avance, tiene una importancia tremenda para el futuro de la producción y almacenamiento de energía. "
Gogotsi advierte que hacer una versión práctica y comercial de esta batería será necesaria una investigación para encontrar los mejores cátodos y el ánodos de los materiales y los electrolitos, pero agrega: "No veo problemas fundamentales que no se pueden abordar - estos son principalmente problemas de ingeniería. Por supuesto, el desarrollo de sistemas de trabajo que pueden competir con las baterías disponibles en la actualidad en términos de coste y el rendimiento pueden llevar años."
La nueva tecnología se han otorgado licencias a una compañía llamada 24 millones Technologies, fundada el pasado verano por Chiang y Carter junto con el empresario Throop Wilder, quien es presidente de la compañía. La compañía ya ha recaudado más de $ 16 millones en capital riesgo y financiación de la investigación federal.
El desarrollo de la tecnología ha sido financiado en parte por subvenciones del Departamento de Defensa de EE.UU. Defensa Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación y Proyectos de Investigación Avanzada de la Agencia - Energía (ARPA-E).
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