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Aumento de la eficiencia energética de los sistemas de desionización capacitiva

Los supercondensadores (SC), también conocidos como condensadores electroquímicos de doble capa, son una tecnología madura de almacenamiento de energía que tiene unas excelentes prestaciones en eficiencia de ciclo, llegando a alcanzar valores de un 95% cuando se compara la energía recuperada en la descarga frente a la almacenada en la etapa de recarga. A inicios del siglo XXI comenzó a ganar interés entre la comunidad científica el uso de la tecnología de desionización capacitiva (CDI, por sus siglas en inglés, Capacitive DeIonization), que se caracteriza por usar los mismos principios y electrodos empleados en los supercondensadores. para, en este caso retirar iones de corrientes de agua que quedan almacenados en la doble capa electroquímica. Este mecanismo permite por tanto almacenar energía y tratar agua de forma simultánea pudiendo recuperarse parte de esta energía en la etapa de descarga en la que los iones son desorbidos formando un rechazo. Sin embargo, una de las desventajas que tiene este proceso cuando se utiliza en el tratamiento de aguas es que el sistema pierde buena parte de su eficiencia energética. Esto es principalmente debido al cambio de medio en el electrolito, pasando de disoluciones de alta concentración empleadas en SC a disoluciones acuosas con un contenido salino intermedio en el caso de la CDI.

En el trabajo publicado en Electrochimica Acta* se aborda una comparativa entre el funcionamiento de un supercondensador comercial de la marca Maxwell Technologies y una celda de CDI de laboratorio adaptada para ensayos con aguas de diferentes concentraciones. El estudio incluye el análisis de novedosos modos de operación que permiten mejorar las prestaciones de sistemas de desionización capacitiva llegando a alcanzar ratios de eficiencia cercanos a los de los supercondensadores. Las pruebas realizadas con estos dispositivos fueron capaces de mejorar la recuperación de energía de 40% en aguas salobres hasta un 70% en salmueras, lo cual comienza a acercar a estos sistemas a los ratios de 95% típicos de los supercondensadores.  En base a estos resultados, el trabajo propone un innovador método de concentración del rechazo (salmuera) generado en el proceso que posibilita aumentar la concentración de la disolución regenerada.   

El instituto IMDEA Energía es pionero en España en el desarrollo de sistemas de tratamiento de aguas de alta eficiencia energética tanto a escala de laboratorio para estudios fundamentales como desarrollando prototipos industriales para su aplicación en casos específicos. 

(*) Santos, C., García-Quismondo, E., Palma, J., Anderson, M.A., Lado, J.J.
Understanding capacitive deionization performance by comparing its electrical response with an electrochemical supercapacitor: Strategies to boost round-trip efficiency
(2020) Electrochimica Acta, 330, art. no. 135216. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135216 

Más Información: Julio J. Lado, Investigador Postdoctoral, Unidad de Procesos Electroquímicos Julio.lado@imdea.org   
https://www.researchgate.net/profile/Julio_Lado_Garrido

 

Fecha: 
Lunes, Julio 13, 2020