Desde el auge de los vehículos eléctricos, uno de los principales desafíos ha sido lograr una autonomía suficiente para que su uso sea tan práctico como el de los vehículos convencionales. En este contexto, diversas tecnologías han intentado ofrecer soluciones, aunque no todas han conseguido la respuesta esperada. Entre las más prometedoras de los últimos años destacan las baterías de flujo, un tipo de tecnología que está revolucionando la forma en la que se almacena y usa la energía en los coches eléctricos.
Una de las principales características de las baterías de flujo es su capacidad para ofrecer autonomías sin precedentes y tiempos de recarga más rápidos que las actuales baterías de iones de litio, que por ahora solo ofrecen en torno a 500 km de autonomía… Esto hace casi imposible viajes de largo trayecto, incluso sin salir del país, pero con las autonomías más altas, los eléctricos romperían la actual barrera que tienen, ya que nadie sale de viaje para tener que esperar un buen tiempo esperando a que se termine de cargar.
¿Qué es una batería de flujo?
Las baterías de flujo son sistemas recargables que emplean uno o dos líquidos electrolíticos separados por una membrana. Uno de los líquidos tiene carga positiva y el otro, carga negativa. Cuando estos líquidos fluyen por ambos lados de la membrana, se genera una reacción redox que produce electricidad. Este sistema recuerda en parte a las pilas de combustible, aunque con importantes diferencias.
Una de las principales ventajas de este sistema es que, al funcionar con líquidos, los depósitos son recargables de manera similar a cómo se reposta un vehículo convencional. Esto podría suponer una ventaja tremenda frente a los coches eléctricos actuales, ya que el proceso de recarga no dependería de enchufar el coche a una estación durante horas, sino simplemente de rellenar los depósitos con los electrolitos adecuados.
La empresa suiza nanoFLOWCELL revolucionó el panorama de los vehículos eléctricos en el Salón del Automóvil de Ginebra con una propuesta audaz: un sistema de propulsión basado en electrolitos líquidos. Esta tecnología, a diferencia de las baterías convencionales, utiliza dos líquidos iónicos que al entrar en contacto generan electricidad.
Tras años de desarrollo y superando los desafíos planteados por la pandemia, nanoFLOWCELL ha presentado su último prototipo, el QUANTiNO twentyfive. Este vehículo eléctrico cuenta con tanques integrados en la carrocería, lo que optimiza el espacio y le permite alcanzar una autonomía de hasta 2.000 kilómetros con una sola recarga.
Esto representa un cambio radical en el diseño de los vehículos eléctricos, ofreciendo una alternativa viable y atractiva a las baterías tradicionales. Su alta densidad energética, su rápida recarga y su seguridad hacen de esta solución una promesa para el futuro de la movilidad sostenible.
¿Cómo funcionan las baterías de flujo?
El principio de funcionamiento de las baterías de flujo es bastante sencillo: dos tanques almacenan los líquidos que contienen las soluciones electrolíticas, uno con carga positiva y otro con carga negativa. Ambos líquidos son bombeados hacia una celda electroquímica donde, al encontrarse separados por una membrana semipermeable, ocurre la mencionada reacción redox. El intercambio de iones genera una corriente eléctrica que es la que mueve el vehículo. Y lo mejor es que esta reacción es limpia, segura y eficiente.
El componente clave para que estas baterías funcionen de manera eficiente es bi-ION, una solución de agua salada que no es inflamable ni tóxica, una mejora significativa frente a las baterías de litio. Esta solución salina es tratada químicamente con sales metálicas y no metálicas, lo que permite un rendimiento notable en términos de capacidad energética.
Ventajas y desventajas de las baterías de flujo en vehículos eléctricos
Una de las principales ventajas de las baterías de flujo es su capacidad para ofrecer una mayor autonomía que las baterías de litio. Según las pruebas realizadas por empresas como NanoFlowcell, han logrado superar los 2.000 kilómetros de autonomía con una sola carga en algunos de sus prototipos, como el modelo QUANTiNO twentyfive. Esto es una cifra impresionante en comparación con lo que pueden ofrecer las baterías convencionales.
Además de la impresionante autonomía, estas baterías también tienen otras ventajas que las hacen destacar. Para empezar, el proceso de recarga es casi instantáneo. Al igual que se llena el depósito de gasolina de un coche convencional, los vehículos con baterías de flujo sólo necesitan repostar los líquidos electrolíticos. Esto elimina los largos tiempos de recarga asociados a las baterías de iones de litio.
Otro aspecto importante es la seguridad del sistema. Los líquidos utilizados no son inflamables ni tóxicos, lo que reduce significativamente los riesgos vinculados a accidentes o mal funcionamiento. Además, tampoco requiere de grandes presiones durante el almacenamiento o el repostaje, lo que simplifica su infraestructura y reduce costes.
A pesar de las ventajas mencionadas, esta tecnología aún enfrenta algunos desafíos importantes. Uno de los principales problemas es el tamaño de los depósitos de líquido necesarios para lograr el rendimiento energético deseado. Los tanques ocupan espacio y añaden más peso a los vehículos, lo que puede afectar su diseño y eficiencia.
Otro obstáculo es que, aunque el coste de los electrolitos líquidos es relativamente bajo, la infraestructura necesaria para un sistema de recarga de baterías de flujo no está implementada a nivel global. Actualmente, sólo NanoFlowcell provee la solución líquida, por lo que crear una red de estaciones de repostaje requeriría elevados costes iniciales.
Agregar también que otras alternativas a las baterías de litio son las pilas de combustible y las baterías de estado sólido. Sin embargo, cada una de ellas presenta desafíos propios que las han mantenido en fase de investigación o desarrollo durante muchos años. Las pilas de combustible, por ejemplo, requieren de hidrógeno, un gas inflamable que necesita ser almacenado a altas presiones. Las baterías de estado sólido, por otro lado, aún se enfrentan a problemas de fiabilidad y coste.
Por el momento, las baterías de flujo parecen ser una de las opciones más prometedoras gracias a su eficiencia, seguridad y rápida recarga. Además, su longevidad las hace atractivas para el mercado, pues no muestran signos de desgaste notable tras una gran cantidad de ciclos de carga, alcanzando fácilmente los 350.000 kilómetros sin pérdida de rendimiento.
Baterías de flujo orgánico: ¿El siguiente paso?
Además de las baterías de flujo con líquidos de sales metálicas, existen investigaciones en desarrollo sobre baterías de flujo orgánicas. Estas utilizan moléculas orgánicas en lugar de metales raros como el vanadio, lo que reduce costes y dependencia de materiales escasos. Las primeras pruebas de estas baterías han mostrado resultados prometedores en cuanto a estabilidad y capacidad de carga, aunque aún se necesitan más estudios para llevarlas a una escala comercial.
La Universidad de Groningen, en los Países Bajos, ha estado investigando una batería de flujo simétrica basada en radicales de Blatter, un compuesto orgánico. Este sistema no sólo es más barato, sino que también es más respetuoso con el medio ambiente y ofrece una buena durabilidad, aunque todavía queda mucho desarrollo por delante antes de que este tipo de batería esté lista para su comercialización.
Si bien las baterías de flujo orgánico aún están en una fase temprana, representan un paso muy importante hacia una electrificación más sostenible y accesible. De hecho, podrían integrarse no sólo en vehículos, sino en sistemas de almacenamiento a gran escala para energías renovables.
Con todos estos avances en el horizonte, es evidente que las baterías de flujo están llamadas a jugar un papel crucial en la movilidad del futuro, ofreciendo soluciones a los grandes retos que la electrificación ha planteado hasta ahora.
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