Crean unas "baterías de agua" que ni se incendian ni explotan

Un grupo internacional de investigadores dirigido por la Universidad RMIT (Melbourne) ha desarrollado unas "baterías de agua" reciclables que ni se incendian ni explotan. "Lo que hemos diseñado y fabricado se denominan baterías acuosas de iones metálicos, aunque podemos llamarlas baterías de agua", indica el investigador principal Tianyi Ma, de la Facultad de Ciencias del RMIT.

Según exponen los autores del estudio, publicado en la revista Small Structures, en la actualidad el almacenamiento de energía mediante la tecnología de iones de litio domina el mercado debido a su madurez tecnológica. Sin embargo, su idoneidad para el almacenamiento de energía en redes a gran escala se encuentra limitada por motivos de seguridad, especialmente la relacionada con la volatilidad de los materiales que alberga en su interior.

Por ello, el profesor Ma, considera que sus baterías están a la vanguardia de un campo emergente de dispositivos de almacenamiento de energía acuosa, con avances que mejoran significativamente el rendimiento y la vida útil de la tecnología. "Al abordar los desafíos de eliminación al final de su vida útil que enfrentan los consumidores, la industria y los gobiernos en todo el mundo con la tecnología actual de almacenamiento de energía, nuestras baterías se pueden desmontar de manera segura y los materiales se pueden reutilizar o reciclar", dijo Ma.

Cómo funcionan

El equipo utiliza agua para reemplazar electrolitos orgánicos, los cuales permiten el flujo de corriente eléctrica entre los polos positivo y negativo. Esta cualidad se traduce en que sus baterías no se pueden ni incendiar ni explotar, a diferencia de sus contrapartes de iones de litio. Además, la simplicidad de los procesos de fabricación de sus baterías de agua ayudó a que la producción en masa fuera factible, afirmó.

"Utilizamos materiales como el magnesio y el zinc que abundan en la naturaleza, son económicos y menos tóxicos que las alternativas utilizadas en otros tipos de baterías, lo que ayuda a reducir los costos de fabricación y reduce los riesgos para la salud humana y el medio ambiente", explica Ma.

Rendimiento y ciclo de vida

El equipo ha creado un conjunto de baterías a pequeña escala a modo de prueba para numerosos estudios revisados ??por pares, con el fin de enfrentarlas a diversos desafíos tecnológicos, incluyendo el aumento de la capacidad de almacenamiento de energía y la vida útil.

¿El resultado? En palabras del investigador principal, "Nuestras baterías ahora duran mucho más, siendo comparables a las baterías de iones de litio comerciales del mercado, lo que las hace ideales para uso intensivo y de alta velocidad en aplicaciones del mundo real. Con una capacidad impresionante y una vida útil prolongada, no solo hemos avanzado en tecnología de baterías, sino que también hemos integrado con éxito nuestro diseño con paneles solares, mostrando un almacenamiento de energía renovable, eficiente y estable".

En cuanto a su capacidad, el equipo de investigadores está trabajando en acortar distancias respecto a la tecnología de iones de litio en términos de densidad de energía, con el objetivo de utilizar el menor espacio posible por unidad de energía. "Recientemente, fabricamos una batería de agua de iones de magnesio que tiene una densidad energética de 75 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg), hasta un 30% de la de las últimas baterías de automóviles Tesla". No obstante, el investigador señala que "El siguiente paso es aumentar la densidad de energía de nuestras baterías de agua mediante el desarrollo de nuevos nanomateriales".

El autor principal cree que estas baterías de agua poseen potencial para reemplazar a las baterías de plomo-ácido en el corto plazo (entre uno y tres años), y a las baterías de iones de litio en el largo plazo (de cinco a diez años) gracias a las propiedades del magnesio, el material escogido para acompañar al agua. "El magnesio es más liviano que los metales alternativos, incluidos el zinc y el níquel y tiene potencialmente una mayor densidad energética", lo cual "permitirá que las baterías tengan tiempos de carga más rápidos y una mejor capacidad para soportar dispositivos y aplicaciones que consumen mucha energía".

Posibles usos

Ma señala que las baterías del equipo serán adecuadas para aplicaciones a gran escala, lo que las hará ideales para el almacenamiento en red y la integración de energía renovable. "A medida que nuestra tecnología avance, otros tipos de aplicaciones de almacenamiento de energía a menor escala, como el suministro a hogares y o los dispositivos de entretenimiento de las personas, podrían convertirse en una realidad".