Cualquier residente de las Grandes Llanuras puede dar fe de la enorme escala de parques eólicos que salpican cada vez más el campo. En el Medio Oeste y en otros lugares, La energía eólica representa una porción cada vez mayor de la producción de energía de EE. UU.:En la última década, Se invirtieron $ 143 mil millones en nuevos proyectos eólicos, según la Asociación Estadounidense de Energía Eólica.

Sin embargo, el auge de la energía eólica se enfrenta a un obstáculo:cómo almacenar de forma eficaz y económica la energía generada por las turbinas cuando sopla el viento, pero las necesidades energéticas son bajas.

"Hace mucho viento por la noche, más que durante el día, pero la demanda de electricidad es menor por la noche, asi que, lo están tirando o bloquean las turbinas; estamos desperdiciando electricidad, "dijo Trung Van Nguyen, profesor de ingeniería química y del petróleo en la Universidad de Kansas. "Si pudiéramos almacenar este excedente por la noche y venderlo o entregarlo durante el día en los picos de demanda, esto permitiría a los propietarios de parques eólicos ganar más dinero y aprovechar su inversión. Al mismo tiempo, despliega más energía eólica y reduce la demanda de combustibles fósiles ".

Desde 2010, Nguyen ha dirigido la investigación para desarrollar una batería avanzada de flujo de bromo de hidrógeno, un diseño de batería avanzado a escala industrial (sería aproximadamente del tamaño de un camión semirremolque) que los ingenieros se han esforzado por desarrollar desde la década de 1960. También podría funcionar para almacenar electricidad de granjas solares, para ser descargado durante la noche cuando no hay sol.

Financiado primero por la National Science Foundation y luego por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía, Nguyen ha trabajado con investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara, Universidad de Vanderbilt, la Universidad de Texas en Arlington y la Universidad Case Western Reserve. Por el camino, Nguyen ha supervisado un trabajo innovador en componentes clave del diseño de baterías de bromo de hidrógeno.

Para uno, está el electrodo que Nguyen desarrolló en KU. El electrodo de una batería es donde la corriente eléctrica entra o sale de la batería cuando se descarga. Para ser máximamente eficiente, un electrodo necesita mucha superficie. El equipo de Nguyen ha desarrollado un electrodo de carbono de mayor superficie al cultivar nanotubos de carbono directamente sobre las fibras de carbono de un electrodo poroso.

"Antes de nuestro trabajo, las personas usaban electrodos de papel-carbón y tenían que apilar electrodos para generar una salida de alta potencia, ", dijo." Los electrodos tenían que ser mucho más gruesos y más caros porque había que usar múltiples capas, eran más voluminosos y más resistentes. Se nos ocurrió una idea simple pero novedosa de cultivar diminutos nanotubos de carbono directamente sobre las fibras de carbono dentro de los electrodos, como pequeños pelos, y aumentamos el área de superficie entre 50 y 70 veces. Resolvimos el requisito de alta superficie para electrodos de batería de bromo de hidrógeno ".

Un problema clave que queda por resolver antes de que una batería de bromuro de hidrógeno pueda comercializarse con éxito es el desarrollo de un catalizador eficaz para acelerar las reacciones en el lado del hidrógeno de la batería y proporcionar un mayor rendimiento mientras sobrevive a la extrema corrosividad del sistema. Ahora, con financiación de un sub-premio de la NSF a través de una empresa privada llamada Proton OnSite, Nguyen está a punto de resolver esta última barrera.

"Creo que estamos al borde de un verdadero avance, ", dijo." Necesitamos un catalizador duradero, algo que tenga la misma actividad que el mejor catalizador que existe, pero que puede sobrevivir a este entorno. Nuestro material anterior no tenía suficiente superficie para proporcionar suficiente potencia. Pero he podido seguir trabajando en este catalizador de sulfuro de rodio. Creo que hemos descubierto una forma de aumentar la superficie. Ahora tenemos una mejor manera y podemos publicarlo en tres a seis meses; tenemos algunos problemas menores que resolver, pero creo que tendremos un material adecuado para la reacción del hidrógeno en este sistema ".

Los nuevos resultados para desarrollar una batería avanzada de flujo de bromo de hidrógeno a escala industrial se presentarán en la reunión de la Sociedad Electroquímica en Seattle en mayo.

En efecto, Nguyen, que ha fundado varias empresas emergentes a lo largo de su carrera investigadora, señaló que la nueva batería de bromo de hidrógeno pronto podría comercializarse. y se puede escalar fácilmente a escalas de MW (potencia) MWh (energía), viene en forma de contenedor modular, aproximadamente 1 MWh en un contenedor de tamaño completo. Pero advirtió que solo podría usarse en remoto, sitios industriales:lugares como parques eólicos y solares, donde las enormes baterías probablemente estarían enterradas bajo tierra.

"Este sistema de almacenamiento de energía, por su corrosividad, no es adecuado para sistemas residenciales o comerciales, ", dijo." El bromo es como el cloro gaseoso. Cavar un agujero, forrarlo con cemento o plástico, drop this battery down and cover it up—it should be in an enclosed or sealed system to prevent leakage or emission of bromine gas. This will be suitable only for large-scale remote energy storage like solar farms and wind farms."

The KU researcher said the rise of renewable energy would depend on technology breakthroughs that make the economics attractive to energy producers and investors, and he hoped his new battery design could play a part.

"The way we use fossil fuel for energy is very inefficient, wasteful and generates greenhouse gasses, " Nguyen said. "For fossil fuels, you make the initial investment, and also you pay for operation every day—pay for coal or for natural gas for rest of the life of the power plant. Once you make the initial investment in renewable, the electricity you make is free."