- Científicos chinos han desarrollado una batería de agua capaz de soportar de forma fiable 120 000 ciclos de carga
- Los electrolitos neutros impidieron la corrosión que suele destruir las baterías acuosas con el paso del tiempo
- Según se informa, la batería tiene una vida útil de siglos en condiciones normales de funcionamiento para el almacenamiento en la red eléctrica
Científicos de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong y de la Universidad del Sur de Ciencia y Tecnología han desarrollado un nuevo tipo de batería a base de agua que podría durar cientos de años sin perder su capacidad con el paso del tiempo.
Publicado en Nature Communications, el dispositivo utiliza polímeros orgánicos covalentes sintetizados como ánodo para iones de magnesio y calcio, en lugar de los materiales tradicionales de las baterías.
Los investigadores encontraron un compuesto específico que combina carbonilo de alta densidad con una estructura rígida similar a un panal que resiste la corrosión, y este diseño permite que la batería resista hasta 120 000 ciclos de carga, lo que es más de diez veces más que las baterías convencionales de litio-ion para almacenamiento en red.
Las baterías de agua no son fáciles de perfeccionar
Las baterías acuosas siempre han ofrecido ventajas en materia de seguridad frente a las de iones de litio, ya que no son inflamables y tienen un costo inicial más bajo.
Sin embargo, suelen almacenar menos energía y se deterioran con el tiempo debido a la descomposición del electrolito, que corroe sus componentes metálicos.
El electrolito a base de agua de los diseños convencionales suele volverse extremadamente ácido o alcalino, lo que destruye gradualmente la batería desde el interior.
Los polímeros orgánicos rara vez funcionan bien en estas condiciones, ya que se descomponen rápidamente cuando se exponen a entornos químicos tan agresivos.
El nuevo diseño utiliza un electrolito neutro con un pH exactamente de 7,0, lo que elimina las condiciones extremas que normalmente causan la corrosión.
El compuesto específico utilizado en el dispositivo, llamado hexaketona tetraaminodibenzo-p-dioxina, mantiene una estructura estable y plana similar a un panal de abejas durante toda la vida útil de la batería.
Esta estabilidad estructural evita la reducción gradual de la capacidad que los usuarios de teléfonos inteligentes conocen muy bien por el envejecimiento de sus dispositivos.
Los científicos calcularon que, con las tasas actuales de uso de almacenamiento en la red de 1,1 ciclos por día, su batería podría funcionar durante unos 300 años antes de necesitar ser reemplazada.
Más importante aún, los electrolitos utilizados en este nuevo diseño son completamente no tóxicos y pueden desecharse de manera segura directamente en el medio ambiente.
El equipo de investigación incluso señaló que la solución electrolítica es tan inofensiva que podría utilizarse como salmuera para tofu en la cocina casera sin ningún riesgo para la salud.
Persisten los obstáculos comerciales
La batería sigue enfrentándose a la misma limitación fundamental que todos los dispositivos acuosos: una densidad energética inferior a la de los sistemas de iones de litio.
Una batería que dura tres siglos pero ocupa el doble de espacio podría tener dificultades para encontrar una aplicación comercial en entornos con limitaciones de espacio.
El costo de fabricación de los polímeros orgánicos especializados también sigue sin estar claro, y la producción a gran escala podría revelar barreras económicas inesperadas.
A los operadores de almacenamiento en red les importa la vida útil y la seguridad, pero también les importa el costo por kilovatio-hora suministrado a lo largo de la vida útil de la instalación.
Una batería de 300 años solo es útil si la empresa de servicios públicos sigue existiendo dentro de 300 años, y la economía tiene que funcionar para la próxima década, no solo para el siglo que viene.
La ausencia de materiales tóxicos es un verdadero avance, pero el mercado decidirá si las compensaciones tienen sentido.
Es muy probable que los científicos hayan resuelto un problema químico, pero el problema de la comercialización apenas está comenzando.
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