En plena transición hacia los combustibles renovables, California (EEUU) se enfrenta a la necesidad urgente de nuevas tecnologías capaces de almacenar energía de manera eficiente para la red eléctrica. La energía solar disminuye significativamente durante la noche y en invierno, mientras que la energía eólica es variable.
Esta dependencia intermitente ha obligado al estado a recurrir al gas natural para estabilizar la red. En este contexto, un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford, liderado por el catedrático de Química Robert Waymouth, ha desarrollado una prometedora tecnología: los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC).
Un avance determinante para las baterías de estado líquido: los LOHC
Los LOHC representan una nueva estrategia para el almacenamiento y conversión de energía eléctrica en combustibles líquidos, superando las dificultades inherentes al almacenamiento de hidrógeno. “La red eléctrica utiliza la energía al mismo ritmo que la generas, y si no la usas en ese momento, y no puedes almacenarla, debes tirarla”, explica Waymouth.
Los LOHC ofrecen una solución al permitir almacenar energía en forma líquida y liberarla de manera eficiente cuando sea necesario, sin generar hidrógeno gaseoso, que es difícil de manejar y transportar debido a su baja densidad energética. Así, el equipo de Stanford ha enfocado su investigación en el uso del isopropanol y la acetona para almacenar y liberar energía de hidrógeno.
El isopropanol, conocido también como alcohol de quemar, puede almacenar hidrógeno de alta densidad de manera segura y ser transportado a través de la infraestructura existente. Sin embargo, producir isopropanol con electricidad directamente ha sido un desafío. Tradicionalmente, se producen dos protones del agua y dos electrones para formar hidrógeno gaseoso, que luego se convierte en isopropanol mediante un catalizador.
Este proceso no es eficiente, ya que la generación de hidrógeno gaseoso no es deseable debido a su baja densidad energética. Daniel Marron, recientemente doctorado en química por Stanford y autor principal del estudio publicado en la ‘Journal of the American Chemical Society’, encontró una solución innovadora:
Utilizando un sistema catalítico basado en iridio, Marron y su equipo lograron combinar protones y electrones directamente con acetona para producir isopropanol sin generar hidrógeno gaseoso. Una pieza clave en este proceso fue el uso del cobaltoceno como co-catalizador, pues este compuesto de cobalto (relativamente barato y común en las baterías), resultó ser extremadamente eficaz para transferir protones y electrones al catalizador de iridio.
El descubrimiento de la eficacia del cobaltoceno abre la puerta a la exploración de otros catalizadores metálicos no preciosos, como el hierro, que podrían hacer que los sistemas LOHC sean más asequibles y escalables: “Se trata de ciencia básica fundamental, pero creemos que tenemos una nueva estrategia para almacenar de forma más selectiva la energía eléctrica en combustibles líquidos”, señala Waymouth.
A Stanford team aims to improve options for #renewable energy #storage through work on an emerging technology – liquids for #hydrogen storage.
— Stanford ENERGY (@StanfordEnergy) June 14, 2024
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El objetivo a largo plazo es que los sistemas LOHC puedan mejorar significativamente el almacenamiento de energía tanto para la industria como para parques solares o eólicos individuales.
Este avance llega en un momento crítico para California, donde la capacidad de almacenamiento de baterías ha crecido rápidamente, pasando de 500 megavatios en 2018 a más de 10,300 MW en 2024, con una proyección de necesitar 52,000 MW para 2045 según la Comisión de Energía de California.
La tecnología desarrollada por el equipo de Stanford podría ser esencial para alcanzar estas metas, proporcionando una solución eficiente y sostenible para el almacenamiento de energía renovable. Así, la investigación de Stanford no solo promete una mejora en la tecnología de baterías líquidas, sino que también marca un paso significativo hacia un futuro energético más verde y sostenible, donde el almacenamiento eficiente de energía renovable es clave para la estabilidad de la red eléctrica.
