Celda electroquímica de metal-aire con modo de alta eficiencia energética.

Una celda electroquímica de metal-aire (10) para almacenar energía eléctrica a partir de una fuente de energía y suministrar energía eléctrica a una carga,

que comprende:

una pluralidad de electrodos que comprende un electrodo de combustible (12) que comprende un combustible metálico y un electrodo de aire (14) para la exposición a una fuente de oxígeno, en donde un electrodo (19) de la pluralidad diferente del electrodo de combustible comprende un metal reversible capaz de la oxidación a una especie reducible de este y la reducción a una especie oxidable de este, reversibles, y en donde un electrodo (18) de la pluralidad diferente del electrodo de combustible tiene una funcionalidad de producción de oxígeno; un medio iónicamente conductor para conducir iones entre la pluralidad de electrodos;

un controlador configurado para operar la celda en los siguientes estados:

(i) un estado de recarga estándar en donde la fuente de alimentación se acopla al electrodo de combustible y al electrodo productor de oxígeno para aplicar una diferencia de potencial entre estos para provocar la reducción de una especie reducible del combustible metálico en el electrodo de combustible y el desprendimiento de oxígeno del medio iónicamente conductor en el electrodo productor de oxígeno;

(ii) un estado de descarga estándar en donde el electrodo de combustible y el electrodo de aire se acoplan a la carga de manera que la oxidación del combustible metálico en el electrodo de combustible y la reducción de oxígeno de la fuente de oxígeno en el electrodo de aire genere una diferencia de potencial para emitir corriente;

(iii) un estado de recarga de alta eficiencia energética en donde la fuente de alimentación se acopla al electrodo de combustible y el electrodo que comprende el metal reversible para aplicar una diferencia de potencial entre ellos para causar la reducción de una especie reducible del combustible metálico en el electrodo de combustible y oxidar la especie oxidable del metal reversible, si está presente, a la especie reducible de este con el potencial del electrodo que comprende el metal reversible que es catódico del potencial para el desprendimiento de oxígeno; y

(iv) un estado de descarga de alto rendimiento energético en donde el electrodo de combustible y el electrodo que comprende el metal reversible se acoplan a la carga de manera que la oxidación del combustible metálico en el electrodo de combustible y la reducción de la especie reducible del metal reversible, si está presente a la especie oxidable de este genera una diferencia de potencial para emitir corriente con el potencial del electrodo de metal reversible que es anódico del potencial de reducción de oxígeno en el electrodo de aire;

en donde la eficiencia energética de los estados de descarga y recarga de alta eficiencia energética es mayor que la eficiencia energética de los estados de descarga y recarga estándar, cada eficiencia energética que es la relación de qsalidaVsalida /qentradaVentrada;en donde el controlador es conmutable entre:

(i) el estado de recarga estándar;

(ii) el estado de descarga estándar;

(iii) el estado de recarga de alta eficiencia;

(iv) el estado de descarga de alta eficiencia; caracterizado porque:

el electrodo que comprende el metal reversible y el electrodo productor de oxígeno son electrodos separados y se separan tanto del electrodo de combustible como del electrodo de aire.