Energia a partir del agua salada

Energia a partir del agua salada

Hidrógeno del agua salada

El estado inicial de la pila, con dos electrodos sumergidos en agua dulce. Los puntos morados y naranjas representan los iones con carga positiva y negativa, respectivamente. En el paso 1, se aplica una pequeña corriente eléctrica para cargar la pila, sacando los iones de los electrodos y llevándolos al agua. En el paso 2, se purga el agua dulce y se sustituye por agua de mar. Obsérvese la mayor abundancia de iones cargados en el agua salada. Paso 3, la electricidad se extrae de la batería para su uso, drenando la batería de su energía almacenada. Los iones vuelven a los electrodos. Paso 4, el agua de mar se descarga y se sustituye por agua de río, para que el ciclo comience de nuevo.

Cualquier lugar en el que el agua dulce entre en el mar, como las desembocaduras de los ríos o los estuarios, podría ser un lugar potencial para una central eléctrica que utilice una batería de este tipo, dijo Yi Cui, profesor asociado de ciencia e ingeniería de los materiales, que dirigió el equipo de investigación.

El factor limitante teórico, dijo, es la cantidad de agua dulce disponible. “En realidad, tenemos una cantidad infinita de agua oceánica; por desgracia, no tenemos una cantidad infinita de agua dulce”, dijo.

Lámpara de agua salada

Los defensores de las energías limpias pronto tendrán una nueva fuente que añadir a su actual abanico de energía solar, eólica e hidroeléctrica: la energía osmótica. O, más concretamente, la energía generada por un fenómeno natural que se produce cuando el agua dulce entra en contacto con el agua de mar a través de una membrana.

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El concepto es bastante sencillo. Dos fluidos con diferentes concentraciones de sal están separados por una membrana semipermeable. Los iones salinos atraviesan la membrana hasta que las concentraciones de sal en los dos fluidos alcanzan el equilibrio. Ese fenómeno es precisamente la ósmosis.

Si el sistema se utiliza con agua de mar y agua dulce, los iones salinos del agua de mar pasan a través de la membrana al agua dulce hasta que ambos fluidos tienen la misma concentración de sal. Y como un ion es simplemente un átomo con carga eléctrica, el movimiento de los iones salinos puede aprovecharse para generar electricidad.

Gracias a sus propiedades, la membrana permite el paso de los iones con carga positiva y aleja la mayor parte de los de carga negativa. Esto crea una tensión entre los dos líquidos, ya que uno acumula una carga positiva y el otro una carga negativa. Esta tensión es la que hace que fluya la corriente generada por la transferencia de iones.

Energía osmótica

La pasta es una cosa que no podrá preparar utilizando el contenido de lo que se conoce como baterías de agua salada. Porque la solución acuosa no contiene sal de mesa, sino sales especiales a base de sodio. Sin embargo, la solución tiene algunas cosas notables en común con el agua de la pasta.  Ambos fluidos no son corrosivos ni cáusticos, lo que supone numerosas ventajas frente a baterías eléctricas como las de iones de litio, plomo o flujo redox.

Gracias al fluido inofensivo de la batería, las baterías de agua salada pueden instalarse prácticamente en cualquier lugar sin necesidad de realizar ningún ajuste adicional: “Nuestros sistemas Greenrock no requieren ninguna medida especial de protección contra incendios, pueden instalarse sin bandejas de separación para el líquido que se escapa y son muy fáciles de instalar gracias al software suministrado”, afirma Helmut Mayer, director general de la empresa austriaca Bluesky Energy, que comercializa estas baterías. “Además, pueden transportarse como mercancías normales sin advertencias de peligro”.

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El inconveniente de las baterías de agua salada, actualmente disponibles en el mercado, es su densidad energética. Necesitan el doble de espacio que las baterías de iones de litio para proporcionar la misma cantidad de electricidad almacenada. La razón es que los electrolitos acuosos sólo pueden alcanzar un voltaje de celda unas tres veces menor que el de las baterías de iones de litio. Por otra parte, el agua (H2O) se descompone en sus componentes, hidrógeno y oxígeno. Además, la potencia -es decir, la cantidad de energía que la batería puede transferir al mismo tiempo- es sólo la mitad de la de las baterías convencionales con la misma capacidad.

Pila de combustible de agua salada

La energía osmótica, la energía del gradiente de salinidad o la energía azul es la energía disponible a partir de la diferencia en la concentración de sal entre el agua de mar y el agua de río. Dos métodos prácticos para ello son la electrodiálisis inversa (RED) y la

la ósmosis retardada por presión (PRO). Ambos procesos se basan en la ósmosis con membranas. El principal producto de desecho es el agua salobre. Este subproducto es el resultado de las fuerzas naturales que se aprovechan: el flujo de agua dulce hacia los mares que están formados por agua salada.

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En 1954, Pattle[1] sugirió que existía una fuente de energía sin explotar cuando un río se mezcla con el mar, en términos de la presión osmótica perdida, sin embargo no fue hasta mediados de los años 70 cuando se esbozó un método práctico para explotarla utilizando membranas selectivamente permeables por Loeb[2].

El método de generación de energía por ósmosis retardada por presión fue inventado por el profesor Sidney Loeb en 1973 en la Universidad Ben-Gurion del Néguev, en Beersheba (Israel)[3] La idea se le ocurrió al profesor Loeb, en parte, mientras observaba cómo el río Jordán desembocaba en el Mar Muerto. Quería aprovechar la energía de la mezcla de las dos soluciones acuosas (una es el río Jordán y la otra el Mar Muerto) que se desperdiciaba en este proceso natural de mezcla[4]. En 1977, el profesor Loeb inventó un método para producir energía mediante un motor térmico de electrodiálisis inversa[5].

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