Una nueva batería de sal es capaz de generar electricidad a partir de la energía osmótica por el encuentro entre el agua dulce de un río con el agua salada del mar.
Los estuarios, donde los ríos de agua dulce se encuentran con el mar salado, son excelentes lugares para observar aves y hacer piragüismo o canotaje. Pero además tienen una utilidad oculta. En estas zonas, las aguas que contienen diferentes concentraciones de sal se mezclan y pueden funcionar como fuentes de energía osmótica «azul» y sostenible.
Un equipo de científicos, encabezado por Zhijiang Xie, de la Universidad de Guangxi en la ciudad china de Nanning, ha creado una membrana semipermeable que recoge la energía osmótica de los gradientes salinos y la convierte en electricidad.
El nuevo diseño ha demostrado una densidad de potencia de salida más de dos veces mayor que la de las membranas comerciales, en las demostraciones de laboratorio.
La energía osmótica puede generarse en cualquier lugar donde se encuentren gradientes salinos, pero las tecnologías disponibles para captar esta energía renovable deben mejorar antes de que los sistemas de esta clase resulten comercialmente viables.
Un método prometedor utiliza una serie de membranas de electrodiálisis inversa (RED) que actúan como una especie de «batería salina» que genera electricidad a partir de las diferencias de presión causadas por el gradiente salino. Para nivelar ese gradiente, los iones con carga positiva procedentes del agua de mar, como el sodio, fluyen a través del sistema hasta el agua dulce, y aumentan la presión sobre la membrana.
Para aumentar más su poder de recolección, la membrana también debe mantener una baja resistencia eléctrica interna, y lo logra permitiendo que los electrones fluyan fácilmente en la dirección opuesta a los iones.
Investigaciones anteriores indican que la mejora del flujo de iones a través de la membrana RED y de la eficiencia del transporte de electrones probablemente aumentaría la cantidad de electricidad captada mediante la energía osmótica.
Teniendo en cuenta todo esto, el equipo de Xie diseñó una membrana semipermeable de materiales ecológicos que, en teoría, minimizaría la resistencia interna y maximizaría la potencia de salida.
El prototipo de membrana RED de los investigadores contenía canales separados (es decir, desacoplados) para el transporte iónico y el transporte de electrones.
Lo crearon colocando un hidrogel de celulosa con carga negativa (para el transporte de iones) entre capas de polianilina, un polímero orgánico que es un conductor eléctrico (para el transporte de electrones).
Las pruebas iniciales han confirmado su teoría de que los canales de transporte desacoplados dan lugar a una mayor conductividad iónica y una menor resistividad, en comparación con las membranas homogéneas realizadas con los mismos materiales.
En un tanque de agua que simula el medio acuático de un estuario, su prototipo ha logrado una densidad de potencia de salida 2,34 veces mayor que la de una membrana RED comercial y mantuvo el rendimiento durante 16 días de funcionamiento ininterrumpido, lo que demuestra que su rendimiento bajo el agua resulta estable a largo plazo.
En una prueba final, el equipo creó una batería de sal a partir de 20 de sus membranas RED y generó suficiente electricidad para alimentar individualmente una calculadora, una lámpara LED y un cronómetro.
El avance logrado ´por este equipo amplía la gama de materiales ecológicos que pueden utilizarse para fabricar membranas RED y para mejorar el rendimiento de la recolección de energía osmótica. Gracias a ello, estos sistemas son ahora más viables para su uso cotidiano.
Xie y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica ACS Energy Letters, bajo el título «Decoupled Ionic and Electronic Pathways for Enhanced Osmotic Energy Harvesting». (Fuente: American Chemical Society)
información Noticias de la Ciencia
