El descubrimiento fue realizado por el investigador postdoctoral Dr. Hugh O'Connor, quien comenzó a experimentar con el diseño de baterías de flujo cuando necesitaba una para su doctorado y se dio cuenta de que costaría entre 2.000 y 3.000 libras esterlinas. "Comencé a imprimirlas en 3D e hice muchos pequeños ajustes. Después de mucho ensayo y error, eventualmente estas comenzaron a funcionar muy bien", explicó O'Connor según la BBC.
La célula que imprimió le permitió realizar las pruebas necesarias para su investigación doctoral. Sin embargo, cuando comparó sus resultados con otras investigaciones, O'Connor enfrentó dificultades para encontrar los estándares que buscaba. "Estábamos en varias conferencias, reuniones y llamadas, y notamos que otras personas tenían los mismos problemas, y muchos de nuestros colegas estaban realmente interesados en este trabajo. De repente, nos encontramos en una posición donde teníamos esta célula realmente económica y todos estábamos abordando el mismo problema", relató.
El diseño de O'Connor cuesta aproximadamente 74 libras esterlinas e implica alrededor de diez componentes, desde las piezas impresas por las que fluye el líquido, hasta una membrana, juntas, electrodos y colectores de corriente. El montaje requiere cuidado, pero ha sido simplificado mediante una guía gratuita suministrada con el kit. "Fue realmente importante que enviáramos un manual de instrucciones estilo Ikea a nuestros participantes. Y creo que lo siguieron bastante bien", señaló O'Connor.
Aunque los descubrimientos de este tipo normalmente se monetizan por las instituciones de investigación, que constantemente buscan financiamiento para apoyar su trabajo, O'Connor y su supervisor decidieron proporcionar el diseño a toda la comunidad científica internacional de forma gratuita. "Lo vimos como una oportunidad para crecer nuestra red en lugar de ganar una pequeña cantidad de dinero, y sentimos que realmente puede beneficiar esta tecnología", explicó.
Una batería de flujo es un dispositivo que almacena energía en líquidos, en lugar de electrodos sólidos como lo hacen las baterías de iones de litio. Los líquidos generalmente contienen el elemento metálico vanadio. Aunque hay más vanadio en la corteza terrestre que litio, es menos accesible y más volátil en términos económicos. Mientras que las baterías de flujo se consideran un cambio de juego potencial en la carrera de energías renovables hacia la neutralidad de carbono, no se han desarrollado ampliamente debido a los costos y las limitaciones geopolíticas. El desarrollo global también ha sido obstaculizado por la irregularidad de los resultados de investigación.
El Dr. Josh Bailey, Illuminate Fellow en la Escuela de Química e Ingeniería Química de la Universidad Queen's de Belfast, y su equipo están liderando estudios que involucran múltiples instituciones alrededor del mundo, utilizando la célula impresa en 3D asequible de O'Connor. "Realmente creemos honestamente que las baterías de flujo pueden acelerarse mediante estos estudios de reproducibilidad y que la tecnología puede implementarse más rápidamente si todos usamos los mismos estándares. Si todos vamos a llegar a 2050 y estar en neutralidad de carbono, mucha más de nuestra electricidad necesita almacenarse en tecnologías como las baterías de flujo", afirmó Bailey.
La Universidad Queen's de Belfast colidera los estudios junto con varias otras universidades alrededor del mundo. "Es gratificante saber que las cosas que hemos hecho aquí están ahí afuera y que todos estamos trabajando juntos para mejorar los estándares en baterías de flujo", expresó Bailey.
Las baterías de flujo son cruciales porque el mundo se está volviendo cada vez más hacia la energía renovable. Sin embargo, se necesitan métodos confiables y asequibles para almacenar toda esa energía, de modo que pueda utilizarse cuando no hay suficiente viento o sol. O'Connor y Bailey están ampliando su trabajo, probando pilas más grandes de células impresas para ver cómo la tecnología puede aplicarse a la industria. "Es una cosa mirar la química y un conjunto de materiales a nivel de célula única en una campana de humos", explicó Bailey. "Es otra cosa ver cómo es una vez que lo amplías a una pila. Entonces, tener la célula única, la pila y el sistema realmente nos pone en la pista de innovación para ver cuán lejos podemos llevar las químicas en las que estamos trabajando".
El impacto potencial de este avance es significativo para la transición energética global. Las baterías de flujo son consideradas clave para escalar la energía renovable, permitiendo que se almacene para cuando no hay viento ni sol. Al utilizar hierro en lugar de vanadio, se elimina una barrera importante de costo y accesibilidad geográfica que ha limitado históricamente el desarrollo de esta tecnología. La estandarización de la investigación a través del diseño compartido de O'Connor permitirá que los científicos de diferentes instituciones obtengan resultados reproducibles y comparables, acelerando el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía más grandes y eficientes necesarios para que la energía renovable sea viable a escala industrial.