Una batería de hidrógeno-bromo es una batería de flujo recargable en la que el bromuro de hidrógeno (HBr) sirve como electrolito del sistema . Durante el ciclo de carga, a medida que la energía fluye hacia la pila, se genera H 2 y se almacena en un tanque separado; el otro producto de la reacción química es HBr 3 que se acumula en el electrolito. Durante el ciclo de descarga el H 2 se combina nuevamente con el HBr 3 y el sistema regresa a su etapa inicial con el tanque lleno de HBr. El electrolito no sufre degradación durante el proceso y el sistema es autónomo sin emisiones.
La primera versión ampliada de esta batería, un sistema de 50 KW/100 KWh, se ha implementado en el Parque Industrial Rotem en Israel. [1] En junio de 2016, un consorcio que incluye a AREVA , Schneider Electric y EnStorage implementará un sistema comercial beta, con un tamaño de 150 KW/900 KWh . [2]
La principal ventaja de la batería es su coste. El bromo es económico y se producen más de 400.000 toneladas anualmente en todo el mundo. El coste del electrolito es de unos 20 dólares/kWh. Las ventajas adicionales incluyen el uso de membranas económicas y una alta densidad de potencia en comparación con otras baterías de flujo.
Un enfoque diferente de la batería se basa en el flujo laminar para separar los dos materiales en lugar de una membrana, haciendo reaccionar bromo líquido con gas hidrógeno para generar electricidad. La primera batería de este tipo bombeaba bromo sobre un cátodo de grafito y ácido bromhídrico bajo un ánodo poroso , junto con gas hidrógeno. El dispositivo funcionó a temperatura ambiente con una densidad de potencia máxima de 0,795 vatios por centímetro cúbico. [ cita necesaria ] El rendimiento observado coincidió con las predicciones de un modelo matemático que describía las reacciones químicas. No se ha desarrollado ningún sistema sin membranas [ ¿cuándo? ] ampliado, principalmente debido a cuestiones de equilibrio de la complejidad de la planta. [ necesita actualización ]
Hay un proyecto en marcha financiado por la Unión Europea que incluye la instalación de baterías de hidrógeno y bromo en el grupo de islas de Hinnøya . El proyecto, lanzado en 2019, es un sistema de energía renovable con múltiples fuentes. Su entrega está prevista para 2021. [3]
El bromo es relativamente económico, con más de 243.000 toneladas producidas anualmente en los EE. UU. La operación sin membrana reduce el costo y aumenta la vida útil de la batería. [4] [5]
Las baterías de flujo redox de HBr son óptimas para aplicaciones que requieren ciclos de descarga diarios para períodos de descarga de larga duración (es decir, de 6 a 12 horas por día) para un despliegue relativamente largo (es decir, de 10 a 20 años). Las aplicaciones típicas incluirían la integración de energías renovables, el aplazamiento de la inversión en infraestructura, la gestión de picos y las microrredes.
Específicamente para las energías renovables, se requiere almacenamiento de energía de bajo costo para permitir fuentes de energía renovables con producción variable e incluso intermitente, como la energía solar y eólica . El almacenamiento amortigua la producción variable de la fuente renovable, lo que permite que dichas fuentes se consideren energía de referencia.
Para la producción de una batería de flujo redox de HBr no se necesitan metales raros como el litio o el cobalto , pero el electrodo de hidrógeno requiere un catalizador de metal precioso. Además, la densidad de energía del sistema es generalmente mayor que la de otros sistemas de baterías de flujo redox.
Una batería de flujo de HBr es una combinación de electrolizador y pila de combustible. En los primeros prototipos, el gas hidrógeno se almacena en un costoso tanque separado. En Vlissingen (Países Bajos), la empresa holandesa Elestor está construyendo junto con Vopak una batería de flujo que en el futuro podrá integrarse en una tubería de hidrógeno como un tanque de hidrógeno virtual. De modo que la batería de flujo de HBr funcionará como un electrolizador y una celda de combustible separados. https://www.offshorewindinnovators.nl/news/flow-battery-elestor-offers-large-scale-storage-of-electricity
Entre las desventajas de una batería de flujo de H 2 -Br 2 se encuentran la baja densidad de energía (menor que la de las baterías de iones de litio) y un complejo equilibrio de planta. Estos inconvenientes impiden el uso de baterías de flujo de H2 - Br2 en aplicaciones de transporte. La siguiente etapa en el desarrollo de la batería de flujo de hidrógeno-bromo es la batería de flujo de hidrógeno-bromo. [6] Las soluciones concentradas de HBr son altamente corrosivas, lo que requiere soluciones de sellado químicamente estables para garantizar un funcionamiento a largo plazo.