Descripción del proyecto
EL SUBPROYECTO DISEÑO OPTIMO, FABRICACION Y ESTUDIOS DE DEGRADACION DE BATERIAS DE FLUJO REDOX DE VANADIO PRETENDE ABORDAR TANTO MEJORAS EN LA EFICIENCIA ENERGETICA DE BATERIAS DE FLUJO DE VANADIO (VRFB) COMO LOS PROBLEMAS ASOCIADOS A LA DEGRADACION DE COMPONENTES. PARA ELLO SE EMPLEARA UNA ESTRATEGIA EXPERIMENTAL Y OTRA COMPUTACIONAL QUE SE COMPLEMENTARAN Y RETROALIMENTARAN DURANTE TODO EL PROYECTO. ESTE SUBPROYECTO FORMA PARTE DEL PROYECTO COORDINADO FABRICACION, AUTOMATIZACION E INTEGRACION DE BATERIAS DE FLUJO REDOX DE VANADIO EN SISTEMAS DE ENERGIA RENOVABLE. LAS VRFB SON SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA A GRAN ESCALA QUE FACILITAN LA PENETRACION DE LAS ENERGIAS RENOVABLES, EVITANDO SU PRINCIPAL PROBLEMA QUE ES LA INTERMITENCIA. EL ESTUDIO Y DESARROLLO DE ESTOS DISPOSITIVOS ELECTROQUIMICOS CONSTITUYEN UN CASO PARADIGMATICO DE INTERDISCIPLINARIEDAD, YA QUE ESTAN IMPLICADAS DE FORMA COLABORATIVA DISTINTAS AREAS DEL CONOCIMIENTO COMO SON LA ELECTROQUIMICA, LA MECANICA DE FLUIDOS O LA INGENIERIA DE DISEÑO Y FABRICACION.POR UN LADO, CON OBJETO DE MEJORAR LA EFICIENCIA DE LOS DISPOSITIVOS, SE REALIZARA UN DISEÑO PRELIMINAR DE LA BATERIA Y EL SISTEMA HIDRAULICO QUE SERA OPTIMIZADO MEDIANTE SIMULACIONES NUMERICAS PARA MINIMIZAR PERDIDAS DE PRESION Y CORRIENTES DE DERIVA. POR OTRO LADO, SE REALIZARAN ESTUDIOS DE DEGRADACION DE LOS DISTINTOS COMPONENTES DE LA BATERIA ASI COMO ENSAYOS DE ESTRES ACELERADO EN EL PROPIO DISPOSITIVO, PARA COMPRENDER MEJOR LOS MECANISMOS DE DEGRADACION Y BUSCAR FORMAS DE MITIGARLOS. ESTOS ESTUDIOS SE REALIZARAN TANTO DE FORMA EXPERIMENTAL COMO NUMERICA, LO QUE PERMITIRA ESTABLECER UN PROTOCOLO DE ENVEJECIMIENTO ACELERADO PARA LAS VRFB.CON EL OBJETIVO DE PREVENIR LA DEGRADACION, SE DESARROLLARA UN SISTEMA DE MEDIDA DEL ESTADO DE CARGA Y LA CAPACIDAD DE LA BATERIA EN TIEMPO REAL. PARA ELLO SE COMBINARAN MEDIDAS ELECTROQUIMICAS Y COLORIMETRICAS Y SE DESARROLLARA UN ALGORITMO DE CONTROL QUE PERMITA EVITAR REACCIONES ELECTROQUIMICAS NO DESEADAS, QUE SON LAS PRINCIPALES RESPONSABLES DE LA PERDIDA DE CAPACIDAD DE LOS ELECTROLITOS Y LA REDUCCION DE LA VIDA UTIL DE ESTOS DISPOSITIVOS. LOS EFECTOS DERIVADOS DE LA PROGRESIVA DEGRADACION DE LOS COMPONENTES SERAN MITIGADOS MEDIANTE UN SISTEMA DE REGENERACION DE LOS ELECTROLITOS, CON EL OBJETO DE MINIMIZAR LAS PERDIDAS DE EFICIENCIA, RESTAURAR LA CAPACIDAD DE LA BATERIA Y NO REQUERIR PARADAS TECNICAS PERIODICAS DEL DISPOSITIVO.AMBAS ESTRATEGIAS PARA EVITAR LA DEGRADACION ESTARAN TAMBIEN APOYADAS POR UNA MODELIZACION DE LOS PROCESOS DE DIFUSION Y DEGRADACION DE LOS COMPONENTES (MEMBRANAS, ELECTRODOS, ELECTROLITOS) QUE PERMITA PREDECIR LOS TIEMPOS DE VIDA UTILES EN FUNCION DE LAS CONDICIONES DE TRABAJO, ASI COMO LAS CONDICIONES DE TRABAJO OPTIMAS. ASIMISMO, EL SISTEMA DE CONTROL AVANZADO, QUE SERA DESARROLLADO POR OTROS SOCIOS DEL PROYECTO COORDINADO (UPC), PERMITIRA OPTIMIZAR LAS CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DE LA BATERIA. POR ULTIMO, SE LLEVARA A CABO LA FABRICACION DE 2 BATERIAS DE HASTA 2,5 KW Y SU SISTEMA HIDRAULICO CON EL OBJETIVO DE SER INTEGRADAS EN LAS MICRORREDES DE LOS SOCIOS DEL PROYECTO COORDINADO (UCH, INTA). LOW BATTERY\DEVICE DESIGN AND MANUFACTURE\ELECTROLYTE RESTORATION\STATE OF CHARGE\DEGRADATION TESTS\NUMERIC SIMULATION\ELECTROCHEMICAL MODEL\FLUID DYNAMIC MODEL\ENERGY STORAGE