IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Septiembre/Octubre 2017 - 30

Media célula Membrana de Media célula
positiva
intercambio de negativa
iones

Embalse
Depósito
de
electrolitos
positivos

Depósito
de
electrolitos
negativos

con su uso. Esto se debe porque el sodio puro es peligroso
y entra en combustión espontánea si entra en exposición
al aire y la humedad. Si el electrólito de cerámica de alúmina beta se rompe, el sodio fundido y el azufre se mezclan directamente, provocando cortocircuitos y reacciones
exotérmicas. Incluso cuando no se genera ningún gas y no
se provoca ninguna explosión, la temperatura de la batería
puede elevarse hasta 2,000 °C, lo que es bastante peligroso.
Un ejemplo esencialmente negativo es el incidente del
incendio de la planta japonesa de Tsukuba que experimentó
NGK Insulators en el 2011.

Batería redox de flujo
Bombeo

Bombeo

gráfico 4. Una representación esquemática de una RFB.

polisulfuros de sodio monofásico (Na2S5−x) con el aumento
de contenido de azufre. El proceso inverso corresponde al
funcionamiento de carga.
El potencial intrigante de la batería de NaS proviene de
su capacidad para proporcionar energía de alta densidad
(150-240 Wh/kg) y eficiencia de ida y vuelta (75-90%), una
larga vida útil (2,500-4,000 ciclos) y una descarga profunda
y rápida. La densidad de potencia de una batería de NaS es
mucho más alta que sus homólogas de ácido-plomo y VRB,
pero relativamente menor en comparación con las baterías
de iones de litio y NiMH. Además, su capacidad para trabajar con altas temperaturas permite su funcionamiento en
entornos calurosos y hostiles.
Estas ventajas hacen que las baterías de NaS sean adecuadas para el almacenamiento de energía estacionario. En
la última década, las baterías de NaS han desempeñado un
importante papel en el apoyo al sistema de potencia y la
generación de energía renovable, específicamente para los
parques eólicos y plantas de generación solar. Datos de Navigant Research demuestran que, hasta el 2014, las baterías
de NaS habían dominado el mercado de almacenamiento de
energía en relación con la red, a escala de servicios públicos, contribuyendo a la nivelación de carga, el suministro
de potencia de emergencia y las aplicaciones de UPS. Por
ejemplo, Japón ha acreditado el uso de baterías de NaS en
más de 190 sitios, con más de 270 MW de energía almacenada. La instalación más grande es una unidad de batería de
NaS de 34 MW/245 MWh que se aplica a la estabilización
eólica al norte de Japón. Los servicios públicos en Estados
Unidos también han implementado el almacenamiento sustancial de baterías de NaS para la nivelación de máximos, la
potencia de reserva y la capacidad eólica estable, entre otras
aplicaciones fundamentales. En el 2010, se construyó en Presidio, Texas, la estación más grande del mundo de baterías de
NaS, con una potencia de 4 MW por un período de hasta 8 h.
Aunque la batería de NaS es líder del mercado con tecnología bien desarrollada, siempre debe tenerse cuidado
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La RFB moderna fue desarrollada por la Administración
Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de EE. UU. en
las décadas de 1970. La primera fue una RFB de hierrocromo que experimentó un fuerte declive de la capacidad
debido a la contaminación cruzada de iones activos entre
las soluciones positiva y negativa, junto con la generación
de hidrógeno excesiva en el electrodo negativo durante la
carga. Desde entonces, se han desarrollado diversas categorías de RFB, como la batería de flujo de polisulfurobromo, el VRB completo y la batería de flujo híbrido de
zinc-bromo.
Entre estas RFB, la VRB ha resultado ser la más prometedora por dos razones principales. En primer lugar, tanto los
electrólitos positivos como los negativos en la VRB emplean
el mismo elemento, es decir, el vanadio. Por lo tanto, cuando
el descenso de la capacidad se produce por la transición de
iones activos, los electrólitos se pueden recombinar para
recuperar la capacidad. En segundo lugar, debido a que el
potencial estándar de parejas redox en el electrodo negativo
es superior al potencial de evolución de hidrógeno, no se
genera hidrógeno excesivo.
Como se muestra en el Gráfico 4, una RFB es un tipo
de dispositivo de almacenamiento de energía que consta
de módulos de energía y potencia por separado. El módulo
de potencia es la pila, que proporciona la conversión de
energía entre la energía química y eléctrica. Por lo general,
la pila consta de varias células para satisfacer la demanda
de potencia, cada una con medias células negativas y positivas separadas por una membrana de intercambio iónico.
Los depósitos de electrólitos constituyen el módulo de
energía, donde se almacena la energía química en el electrólito líquido. La conversión de energía ocurre cuando los
electrólitos líquidos son bombeados desde los depósitos a
las células, donde se produce la reacción electroquímica de
los electrodos. La membrana de intercambio iónico evita
que los electrólitos se mezclen y transporta iones cargados
para formar un camino interior entre las medias células
negativas y positivas. Tomando la VRB como ejemplo, dos
parejas redox están formadas por cuatro estados de oxidación de iones de vanadio, con el V4+/V5+ en el electrólito
positivo y el V3+/V2+ en el electrólito negativo. Durante la
carga, el V4+ se convierte a V5+ en la media célula positiva
septiembre/octubre 2017

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