Desarrollan un generador de electricidad con agua dulce y salada

Publicado en Electricidad el 30 mar, 2011 5 Comentarios »

Investigadores de Stanford han desarrollado una batería que se aprovecha de la diferencia de salinidad entre el agua dulce y el agua de mar para producir electricidad.

En cualquier lugar donde el agua dulce termina en el mar, como la desembocadura de los ríos o estuarios, podrían ser sitios potenciales para una planta de energía utilizando una batería, dijo Yi Cui, profesor asociado de ciencias de los materiales e ingeniería, quien dirigió el equipo de investigación.

El factor de limitación teórica, dijo, es la cantidad de agua dulce disponible. “De hecho, tenemos una cantidad infinita de agua en los océanos, pero lamentablemente no tenemos una cantidad infinita de agua dulce”, dijo.

Como un indicador del potencial de la batería para producir energía, el equipo de Cui calculó que si todos los ríos del mundo fueran objeto de este uso, las baterías podrían suministrar alrededor de 2 teravatios de electricidad al año – que es aproximadamente el 13 por ciento del consumo mundial actual de energía.

La batería en sí es simple, consta de dos electrodos – un positivo y otro negativo – inmersos en un líquido que contiene partículas cargadas eléctricamente, o iones. En el agua, los iones son de sodio y cloro, los componentes de la sal de mesa común.

Inicialmente, la batería está llena de agua dulce y una pequeña corriente eléctrica es aplicada para cargarla. El agua dulce se drena y se reemplaza con agua de mar. Debido a que el agua de mar es salada, conteniendo de 60 a 100 veces más iones que el agua dulce, aumenta el potencial eléctrico, o tensión, entre los dos electrodos. Eso hace que sea posible obtener mucha más electricidad de la utilizada para cargar la batería.

“La tensión realmente depende de la concentración de los iones de sodio y cloro que tiene,” dijo Cui. “Si usted carga con baja tensión la batería con agua dulce, después se descarga con alta tensión con el agua de mar, eso significa que se ganó energía. Usted obtiene más energía de la que usted utilizó inicialmente”

Una vez que la descarga se ha completado, el agua de mar se drena y se reemplaza con agua dulce y el ciclo puede comenzar de nuevo. “La clave aquí es que se necesita el líquido en la batería para cambiar el electrolito”, dijo Cui. Él es el autor principal de un estudio publicado en la revista Nano Letters a principios de este mes.

En sus experimentos de laboratorio, el equipo de Cui utilizó agua de mar que recogieron del Océano Pacífico frente a la costa de California y agua dulce del Lago Donner, en lo alto de Sierra Nevada. Lograron un 74 por ciento de eficiencia en la conversión del potencial eléctrico de la batería a la corriente eléctrica, pero Cui piensa que con modificaciones simples, la batería podría alcanzar el 85 por ciento de eficiencia.

Para mejorar la eficiencia, el electrodo positivo de la batería está hecho de barras nanométricas de dióxido de manganeso. Esto aumenta la superficie disponible para la interacción con los iones de sodio aproximadamente 100 veces en comparación con otros materiales. Las barras nanométricas hacen posible que los iones de sodio entren y salgan del electrodo con facilidad, acelerando el proceso.

Otros investigadores han utilizado el contraste de salinidad entre el agua dulce y agua de mar para producir electricidad, pero los procesos requieren que los iones se muevan a través de una membrana para generar corriente. Cui dijo que esas membranas tienden a ser frágiles, lo cual es un inconveniente. Estos métodos también suelen hacer uso de un solo tipo de iones, mientras que su batería utiliza tanto el sodio como los iones de cloro para generar energía.

El equipo de Cui ha tenido en cuenta el posible impacto ambiental de su batería cuando la diseñaron. Eligieron el dióxido de manganeso para el electrodo positivo, en parte, porque es benigno para el medio ambiente.

El grupo sabe que la desembocadura de los ríos y estuarios, que lógicamente son los sitios ideales para sus plantas de energía, son zonas ecológicamente sensibles.

“Se debe elegir un sitio a kilómetros de distancia desde cualquier hábitat crítico”, dijo Cui. “No necesitamos molestar a todo el sistema, sólo tenemos que desviar parte del agua del río a través de nuestro sistema antes de llegar al mar. Solamente cogemos el agua prestada y la devolvemos al mar”, dijo.

El proceso en sí debe tener escaso impacto ambiental. El agua procedente de la descarga sería una mezcla de agua dulce y salada, echándose en una zona donde las dos aguas ya se mezclan, a temperatura natural.

Una de las preocupaciones de Cui es encontrar un buen material para el electrodo negativo. Él usó la plata para los experimentos, pero la plata es demasiado caro para ser práctico.

Su grupo hizo una estimación de las diversas regiones y países, y determinó que en América del Sur, con el drenaje del río Amazonas se obtendría el mayor potencial. África también tiene abundancia de ríos, al igual que Canadá, Estados Unidos y la India.

Pero el agua del río no tiene por qué ser la fuente de agua dulce, dijo Cui.

“El agua de este método no tiene que ser muy limpia”, dijo. Los torrentes producidos en las tormentas y las aguas grises podrían ser útiles.

Una planta de energía de 50 metros cúbicos de agua dulce por segundo podría producir hasta 100 megavatios de energía, según los cálculos del equipo. Eso sería suficiente para suministrar electricidad a unos 100.000 hogares.

Cui dijo que es posible que incluso el agua tratada procedente de aguas residuales podría funcionar.

“Creo que tenemos que estudiar el uso de agua de alcantarillado”, dijo. “Si podemos utilizar las aguas residuales, esto se va a vender muy bien”.

Via [eurekalert]

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5 Respuestas a “Desarrollan un generador de electricidad con agua dulce y salada”

  1. PAUL dice:

    solo quisiera 6000 watios por este sistema,me interesa mucho.

  2. PAUL dice:

    necesito mas informacion si funciona en algun lugar etc.

  3. Serafin Rodriguez dice:

    me interesa informaciòn de baterias por agua salada y dulce.

  4. Serafin Rodriguez dice:

    mi comentario es que es muy interesante este sistma de baterias, si de verdad, se puede alimentar y cargar con estos 2 tipos de agua.

  5. rafael dice:

    Desearia información sobre la producción de electricidad con agua salada y aque poseo un pozo con 15 litros por segundo con agua salada.Un saludo.

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