En el marco de la iniciativa de Transformación de la Ciencia y Tecnología de la Energía (TEST, por sus siglas en inglés), los investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) están desarrollando tecnologías de almacenamiento de energía que capturan el dióxido de carbono en el aire. Los investigadores utilizaron una combinación casi completamente nueva de materiales para estas baterías, mientras que los diseños anteriores similares funcionaron solo por períodos cortos o incorporaron metales de alto coste.
Los investigadores del ORNL crearon y probaron recientemente dos formulaciones diferentes para baterías que convierten el CO2 en una forma sólida que tiene el potencial de ser utilizada en otros productos. Por un lado, la batería de dióxido de sodio-carbono, o Na-CO2, mantuvo su capacidad para 600 horas de uso. Por otro lado, la batería de aluminio-dióxido de carbono, o Al-CO2, demostró que puede almacenar hasta 10 horas de electricidad.
De estas nuevas formulaciones de baterías, la primera combina CO2 con sodio de agua salada utilizando un catalizador de hierro-níquel de bajo coste, mientras que el segundo combina el gas con el aluminio. A diferencia de las baterías de teléfonos móviles o automóviles, las diseñadas para el almacenamiento de energía en la red no tienen que funcionar como un sistema portátil y cerrado. Esto permitió a los investigadores crear y probar estos dos tipos de baterías que pueden convertir el CO2 de fuentes industriales estacionarias.
Por ejemplo, el CO2 generado por una central eléctrica podría bombearse a través de un tubo hasta el electrolito líquido, creando burbujas similares a las de un refresco carbonatado. Durante el funcionamiento de la batería, las burbujas de gas se convierten en un polvo sólido que puede ser utilizado para productos de valor agregado.
Sistemas de almacenamiento que liberan oxígeno e hidrógeno
Cada componente de una batería puede estar hecho de diferentes elementos o compuestos. Estas opciones determinan la vida útil de la batería, cuánta energía puede almacenar, cómo de grande o pesada es y la rapidez con la que se carga o consume energía. Cada enfoque utiliza abundantes materiales y un electrolito líquido en forma de agua salada, a veces mezclado con otros productos químicos. Así, estas baterías son más seguras que la tecnología existente porque sus electrodos son estables en el agua, según explican los investigadores.
Las baterías de CO2 desarrolladas en ORNL no liberan dióxido de carbono. En cambio, el subproducto de carbonato se disuelve en el electrolito líquido. El subproducto enriquece continuamente el líquido para mejorar el rendimiento de la batería, o se puede filtrar desde el fondo del recipiente sin interrumpir el funcionamiento de la batería.
El diseño de la batería incluso se puede ajustar para crear más de estos subproductos para su uso en las industrias farmacéutica o cementera. Los únicos gases liberados son el oxígeno y el hidrógeno, que no contribuyen al cambio climático e incluso pueden ser capturados para producir energía o combustible.