Imagínese llegando a una estación de servicio, abriendo su tanque y sacando la boquilla del dispensador de combustible. Pero en lugar de gas, sale una mezcla de agua y alcohol. En lugar de llenar su tanque de combustible, la mezcla recarga la batería de su automóvil eléctrico al instante.
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Este es el sueño de John Cushman, un científico de la Universidad de Purdue que ha desarrollado una batería "recargable al instante" para automóviles eléctricos. El método de Cushman utiliza agua, etanol (el mismo tipo de alcohol que se encuentra en las bebidas alcohólicas), sal y metales disueltos. Permitiría a los propietarios de automóviles eléctricos recargar sus automóviles de manera rápida y fácil, utilizando las estaciones de servicio existentes convertidas en estaciones de recarga de baterías.
"Estábamos tratando de encontrar una forma ecológica y económica de impulsar vehículos móviles como automóviles, camiones y carros de golf, y hacerlo de una manera que no tuviera que sentarse allí y enchufar su automóvil durante X horas, "Cushman dice.
La batería es un ejemplo de una "batería de flujo", que utiliza dos compuestos químicos disueltos en líquidos para formar lados cargados positiva y negativamente. Los líquidos se bombean a una celda de batería que convierte la energía química en energía eléctrica. Típicamente, las baterías de flujo usan membranas para separar los dos líquidos. Pero la batería de Cushman usa agua y etanol, y sal para forzar el agua y el etanol a separarse en dos capas, sin necesidad de membrana. Esto le da a la batería una ventaja sobre las baterías de flujo tradicionales, dice Cushman, ya que las membranas son a menudo el eslabón débil.
"Las membranas tienden a romperse, y cuando se rompen la batería se corta", dice.
Este método hace posible construir un sistema con suficiente energía por volumen para alimentar un automóvil.
"No sé si podemos igualar lo que tienen en las baterías de litio, pero no tenemos que hacerlo", dice Cushman. "Realmente creemos que tenemos suficiente potencia disponible para acelerar un automóvil liviano con bastante rapidez, pero tal vez no tan rápido como 0 a 60 en cuatro segundos. ¿Quién realmente necesita ese tipo de aceleración? La mayoría de los automóviles que funcionan con gasolina no se acercan".
Si bien los autos eléctricos están creciendo en popularidad, la carga es un problema permanente. Tesla, cuyo Modelo S es el automóvil eléctrico más vendido en Estados Unidos, confía en una red de estaciones de carga de destino donde los conductores pueden planear estar durante varias horas o durante la noche, o estaciones de sobrealimentación, que cargan los automóviles en unos 30 minutos. Pero, dependiendo de dónde conduzca, estas estaciones pueden ser pocas y distantes. Enormes estados del medio oeste como Kansas y Missouri solo tienen un puñado, por ejemplo. Esto significa que un viaje por carretera de larga distancia en un Tesla requiere una planificación cuidadosa. El miedo a quedarse sin carga lejos de una estación de carga es tan común entre los conductores de automóviles eléctricos que incluso tiene un nombre: 'ansiedad por el alcance'.
Cushman prevé que las estaciones de servicio se conviertan en estaciones de carga de baterías, tal vez una bomba a la vez a medida que aumenta la demanda. Las estaciones podrían usar su infraestructura y cadena de transporte existentes para el fluido electrolítico.
"Las compañías petroleras no quieren ver todas sus estaciones de servicio abandonadas", dice Cushman. “Podemos bombear nuestros electrolitos a través de las tuberías existentes. No hay nada peligroso. todo es biodegradable ".
Los electrolitos gastados podrían arrojarse en tanques de almacenamiento en estaciones de servicio y enviarse a una refinería, idealmente alimentada por energía solar limpia o energía eólica. Allí, podría reconstituirse y enviarse de vuelta a las estaciones de servicio.
"Es un sistema de circuito cerrado", dice Cushman.
Cushman y su equipo, que han cofundado una compañía llamada Ifbattery LLC para comercializar la tecnología, están actualmente en conversaciones con los militares sobre el uso de la tecnología de batería para impulsar vehículos silenciosos y sigilosos con poca firma de calor para atraer la atención del enemigo. También buscan construir prototipos más grandes y trabajar con socios de fabricación para eventualmente llevar las baterías al mercado civil. Cushman cree que existe una "posibilidad significativa" de que la tecnología se generalice en las carreteras estadounidenses en una década, pero duda en hacer predicciones.
Aunque existe una variedad de tecnologías de baterías de flujo, han tenido problemas para salir al mercado y, cuando lo hacen, les ha costado mucho competir con las baterías de iones de litio mucho más establecidas. "[P] El problema del problema con las baterías de flujo es que la mayoría de los avances hasta la fecha se han realizado en el laboratorio", escribe Peter Maloney en Utility Dive, un boletín que cubre la industria de los servicios públicos. "Las baterías de iones de litio, por otro lado, tienen un largo historial de instalaciones en el campo en todo, desde computadoras y teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos e instalaciones de almacenamiento conectadas a la red a escala de megavatios".
Pero avances como el de Cushman pueden cambiar la ecuación. El precio también será un factor: las baterías de flujo anterior han tendido a utilizar metales relativamente caros como el vanadio. La batería de Cushman utiliza agua, etanol, sal y aluminio o zinc baratos.
"Mi responsabilidad era hacer la química", dice Cushman. "Ahora es solo un pequeño paso para hacer un producto comercialmente viable".
