Comparación de los pros y los contras de la pila de flujo y la pila de combustible

Algunas de estas fuentes son la batería de flujo y la pila de combustible. Pero la cuestión de cuál es mejor entre una batería de flujo frente a pila de combustible sigue en pie. En este artículo hablaremos de los principios, las aplicaciones, los pros y los contras, y la eficacia general al comparar una batería de flujo frente a una pila de combustible.

Qué es la pila de flujo y su principio de funcionamiento

Una batería de flujo es un tipo de batería recargable en la que dos líquidos o productos químicos distintos separados por una sola capa circulan por el interior de la batería para facilitar el intercambio iónico entre ellos. Para ello se utiliza un electrolito líquido que se separa y se utiliza como medio de almacenamiento de la electricidad generada.

Una batería de flujo difiere ligeramente de las baterías de iones de litio en que utiliza dos líquidos en lugar de las varillas de ánodo y cátodo que se emplean en las baterías convencionales para generar y transferir energía. Las baterías de iones de litio almacenan la energía en materiales de electrodos, mientras que las de flujo lo hacen en electrolitos.

Qué es una pila de combustible y su principio de funcionamiento

Las pilas de combustible funcionan como las baterías en el sentido de que producen electricidad, pero no pueden almacenar la electricidad generada como hacen las baterías de iones de litio. Las pilas de combustible generan electricidad mediante reacciones químicas, principalmente entre el hidrógeno y el oxígeno en un sistema cerrado.

Al igual que otras pilas, una pila de combustible se compone de un ánodo con carga negativa y un cátodo con carga positiva situados alrededor de un medio electrolítico. En la mayoría de las pilas de combustible de hidrógeno, el hidrógeno puede suministrarse al sistema en un circuito continuo o puede generarse dentro de la pila utilizando productos químicos ricos en hidrógeno, como etanol, metanol o combustibles de hidrógeno. Al comparar una pila de flujo con una pila de combustible, los principios de funcionamiento son relativamente similares en varios aspectos.

Material de la pila de flujo frente a la pila de combustible

Los materiales utilizados en una batería de flujo frente a una pila de combustible difieren en más de un aspecto y tienen distintos efectos sobre el medio ambiente en general. En el caso de las baterías de flujo, se suelen utilizar electrolitos no inflamables dentro de los depósitos de la batería. La mayoría de las baterías de flujo utilizan un fluido de vanadio poco común y relativamente caro como catalizador activo, que es seguro para el medio ambiente y no libera toxinas nocivas. El hecho de que el depósito de la batería pueda incluso alojarse separado de la pila conductora de energía hace que las baterías de flujo sean aún más seguras.

Una pila de combustible, por su parte, utiliza hidrógeno como principal fuente de combustible para generar electricidad dentro del depósito de la pila. Esto se hace combinando oxígeno e hidrógeno en un sistema electroquímico que produce energía eléctrica en el proceso. El único subproducto de este proceso de pila de combustible es el agua en forma de vapor, pero el hidrógeno es extremadamente inflamable, lo que supone un riesgo importante, además de las descargas eléctricas que se producen durante el montaje de la pila de combustible.

¿Qué diferencia hay entre una pila de combustible y una batería de flujo?

Existen grandes diferencias al comparar una batería de flujo y una pila de combustible, ya que ambas difieren en sus cualidades operativas y funcionales. Pero la principal diferencia entre ambos tipos de batería es que, mientras que una batería de flujo puede cargarse y descargarse según convenga, una pila de combustible no. Esto se debe a que, aunque una pila de combustible genera electricidad como una batería convencional, sólo lo hace mientras haya un suministro constante de hidrógeno y no puede almacenar energía para cuando el suministro de hidrógeno cese.

Aplicación de la pila de flujo frente a la pila de combustible

Aplicaciones de las pilas de flujo

● Se utiliza para almacenar energía renovable, como la solar y la eólica.
● Sirven como baterías de SAI para suministrar energía ininterrumpida si falla la red eléctrica.
● Se utiliza para suministros de energía relativamente grandes, como complementar una red eléctrica para almacenar el exceso de energía que se utilizará más tarde.
● Se utiliza con fines industriales para alimentar instalaciones y fábricas como fuente de energía de reserva.

Aplicaciones de la pila de combustible

● Se utiliza para el suministro eléctrico comercial e industrial y puede funcionar como suministro primario o como reserva.
● También se utilizan habitualmente para alimentar automóviles con pilas de combustible, como coches, autobuses, trenes, submarinos y vehículos industriales.
● Sirven como fuentes de energía portátiles para algunos dispositivos estacionarios, aunque la mayoría de ellos no están disponibles comercialmente.
● A veces se utilizan para alimentar dispositivos aéreos no tripulados conocidos como UAV.

Ventajas e inconvenientes de la batería de flujo frente a la pila de combustible

Aunque una batería de flujo puede ser similar a una batería de pila de combustible, tienen aplicaciones parecidas pero también ligeramente diferentes. Al comparar una batería de flujo y una pila de combustible, hay que tener en cuenta las ventajas y desventajas obvias para tomar la decisión más acertada y fundamentada.

Ventajas de la batería de flujo

● Tienen un ciclo de vida relativamente largo gracias a su eficaz diseño del sistema y a los procesos electroquímicos.
● Poseen una disposición del sistema relativamente fácil y flexible.
● Son relativamente respetuosas con el medio ambiente y no desprenden emisiones nocivas ni humos tóxicos.
● Requiere poco mantenimiento.
● Alta tolerancia a la sobrecarga y la sobredescarga.

Contras de la batería de flujo

● Tienen una densidad energética relativamente baja y necesitarían depósitos de tamaño obscenamente grande para almacenar cantidades utilizables de energía.
● Elevado coste de la batería debido a la gran cantidad de componentes necesarios para el almacenamiento de energía a gran escala.

Ventajas de la pila de combustible

● Son fuentes de energía muy eficientes, ya que pueden generar energía de forma continua según la demanda.
● Son fiables y seguirán siendo eficaces mientras se disponga de combustible de hidrógeno en el depósito de la batería.
● Sólo producen agua, vapor y calor como subproductos, frente a los productos químicos tóxicos de otras formas de pilas.

Contras de la pila de combustible

● Alto coste de las materias primas necesarias en los depósitos de las pilas, como el catalizador de platino y otros componentes caros necesarios para generar hidrógeno.
● No pueden almacenar energía como las pilas convencionales y, por tanto, sólo sirven mientras haya suministro de hidrógeno.
● Las pilas de combustible son muy inflamables debido a las grandes cantidades de hidrógeno que contienen y pueden provocar riesgos de incendio.

¿Son la pila de flujo y la pila de combustible mejores que la pila de iones de litio para el almacenamiento de energía?

Todos sabemos que los iones de litio son especialmente populares para Batería de litio del SAI y la batería powerwall, al comparar una batería de flujo frente a una pila de combustible, las baterías de flujo tienen una eficiencia energética relativamente mayor en comparación con las pilas de combustible y pueden almacenar energía, mientras que las pilas de combustible no pueden hacerlo.