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De las pilas de combustible a las pilas electrolíticas: ¿Cómo cambia la tecnología rSOC las reglas del juego del almacenamiento de energía?
A medida que la demanda mundial de energía renovable continúa aumentando, la tecnología de almacenamiento de energía enfrenta desafíos sin precedentes. Sin embargo, en los últimos años, la tecnología de celdas de oxidación de estado sólido reversibles (rSOC) está atrayendo cada vez más atención, ya que muestra un gran potencial en términos de eficiencia y flexibilidad de aplicación. La tecnología es única en su capacidad de actuar como celda de combustible y celda electrolítica, lo que la hace revolucionaria para el almacenamiento de energía estacional y a largo plazo.
Conceptos básicos y estructura de rSOC
Las baterías de oxidación de estado sólido reversibles se componen de cuatro partes principales: electrolito, electrodo de combustible, electrodo de oxígeno e interconector. El electrolito es una capa sólida que tiene buena conductividad de iones de oxígeno pero no conduce electricidad. El electrodo de combustible y el electrodo de oxígeno son materiales porosos que pueden promover la difusión de reactivos en su interior y realizar reacciones electroquímicas.
Cuando rSOC funciona en modo SOFC, los iones de oxígeno fluirán desde el electrodo de oxígeno al electrodo de combustible, realizando así la reacción de oxidación del combustible. Por supuesto, en modo SOEC, el producto se reduce para generar combustible que puede alimentarse; atrás.
Curva de polarización y su importancia
Las curvas de polarización son la herramienta más común para evaluar el rendimiento de baterías de oxidación de estado sólido reversibles y representan la relación entre la densidad de corriente y el voltaje de funcionamiento de la batería. Esta curva puede revelar las fuentes de pérdida de rendimiento de rSOC en diferentes condiciones operativas, como pérdida de activación, pérdida óhmica y pérdida de concentración. La suma de estas tres pérdidas forma un indicador llamado sobrepotencial.
Curiosamente, el voltaje de circuito abierto (OCV) es el mismo incluso en los modos SOFC y SOEC siempre que la composición del gas de los reactivos sea la misma.
Diversidad de reacciones químicas
Las celdas de oxidación de estado sólido reversibles pueden manejar una variedad de reactivos diferentes durante la operación, como la conversión de hidrógeno y su forma, así como el uso de reactivos a base de carbono. Esto hace que rSOC sea particularmente único entre las tecnologías de baterías de temperatura relativamente baja. Por ejemplo, cuando se utiliza hidrógeno y vapor de agua para realizar una reacción electroquímica, la reacción directa es la oxidación del hidrógeno, mientras que la reacción inversa es la reducción del agua.
En el modo SOFC, la reacción de oxidación del hidrógeno produce agua y electrones; en el modo SOEC, el agua se reduce nuevamente a hidrógeno.
Una nueva era del almacenamiento de energía
Debido a que rSOC puede operar eficazmente a altas temperaturas, presenta más ventajas sobre las tecnologías tradicionales, como la hidráulica de bombeo y el almacenamiento de energía de aire comprimido, en el almacenamiento de energía estacional. Estas tecnologías suelen estar restringidas geográficamente y las baterías de iones de litio tienen capacidades de descarga limitadas. La aparición de la tecnología de almacenamiento de hidrógeno ofrece la posibilidad de almacenamiento a largo plazo, porque el hidrógeno producido puede comprimirse y almacenarse durante varios meses.
rSOC no sólo mejora la eficiencia, sino que también permite que los procesos de carga y descarga se realicen en el mismo dispositivo, lo que es más viable económicamente.
Conclusión: Un futuro que vale la pena esperar
Con el vigoroso desarrollo de las energías renovables, la madurez y la aplicación de la tecnología rSOC se convertirán en una parte importante del campo energético del futuro. Esto no sólo depende de una innovación tecnológica continua, sino que también requiere los esfuerzos conjuntos de los consumidores y la industria. En el futuro, ¿podremos hacer pleno uso de esta tecnología para promover el proceso de desarrollo sostenible global y al mismo tiempo equilibrar la oferta y la demanda de energía?
