- Científicos chinos han desarrollado una batería de agua que puede sobrevivir de forma fiable 120.000 ciclos de carga
- Los electrolitos neutros previenen la corrosión que normalmente destruye las baterías acuosas con el tiempo.
- Las baterías duran siglos en condiciones normales de funcionamiento de almacenamiento en red.
Científicos de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong y la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur han desarrollado un nuevo tipo de batería a base de agua que puede durar cientos de años sin perder su capacidad con el tiempo.
Publicado en comunicación de la naturalezaEl dispositivo utiliza polímeros orgánicos covalentes sintetizados como ánodo para iones de magnesio y calcio en lugar de materiales de batería tradicionales.
Los investigadores encontraron un compuesto específico que combina carbonilo de alta densidad con una estructura rígida en forma de panal que resiste la corrosión, y este diseño permite que la batería resista hasta 120.000 ciclos de carga, diez veces más que las baterías convencionales de almacenamiento en red de iones de litio.
Perfeccionar las baterías de agua no es fácil
Las baterías acuosas siempre ofrecen una ventaja de seguridad sobre las de iones de litio porque no son inflamables y tienen un bajo costo inicial.
Sin embargo, normalmente almacenan menos energía y se descomponen con el tiempo debido a la descomposición del electrolito que corroe sus componentes metálicos.
El electrolito a base de agua en los diseños convencionales a menudo se vuelve muy ácido o alcalino, lo que destruye lentamente la batería desde el interior.
Los polímeros orgánicos rara vez funcionan bien en estas situaciones porque se descomponen rápidamente cuando se exponen a entornos químicos tan hostiles.
El nuevo diseño utiliza un electrolito neutro con un pH de exactamente 7,0, lo que elimina las condiciones extremas que normalmente provocan corrosión.
El compuesto específico utilizado en el dispositivo, llamado hexacetona tetraaminodibenzo-p-dioxina, mantiene una estructura de panal plana y estable durante toda la vida útil de la batería.
Esta estabilidad estructural evita la pérdida gradual de capacidad que los usuarios de teléfonos inteligentes conocen muy bien de sus dispositivos antiguos.
Los científicos calcularon que con la tasa actual de uso del almacenamiento en la red de 1,1 ciclos por día, sus baterías podrían funcionar durante unos 300 años antes de necesitar un reemplazo.
Más importante aún, los electrolitos utilizados en este nuevo diseño no son tóxicos en absoluto y pueden eliminarse de forma segura directamente al medio ambiente.
El equipo de investigación incluso observó que la solución de electrolitos es tan inofensiva que puede usarse como salmuera de tofu para cocinar en casa sin ningún riesgo para la salud.
Las barreras comerciales persisten
Las baterías todavía enfrentan la misma limitación fundamental que todos los dispositivos acuosos, que es una menor densidad de energía que los sistemas de iones de litio.
Una batería que dura tres siglos pero que ocupa el doble de espacio aún puede tener dificultades para ser adoptada comercialmente en entornos con limitaciones de espacio.
Los costos de producción de biopolímeros especializados tampoco están claros y la producción a gran escala puede presentar barreras económicas inesperadas.
Los operadores de almacenamiento en red se preocupan por el ciclo de vida y la seguridad, pero también se preocupan por los dólares por kilovatio hora que se entrega durante el período de instalación.
Una batería de 300 años sólo es útil si la empresa de servicios públicos todavía existe dentro de 300 años, y la economía tiene que funcionar durante las próximas décadas, no sólo durante el próximo siglo.
La ausencia de toxinas es un avance real, pero el mercado decidirá si la compensación tiene sentido.
Es posible que los científicos hayan resuelto un problema químico, pero el problema de la comercialización apenas comienza.
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