Diseñan pilas de aluminio más amigables con el medio ambiente


Diseñan pilas de aluminio más amigables con el medio ambiente



Un grupo de investigadores publicó un texto en la revista Energy Storage Materials donde afirman que han diseñado una batería de aluminio más amigable con el medio ambiente que la típica batería de litio, ya que tiene el doble de densidad energética que las versiones anteriores y está construida con materiales muy abundantes.

La demanda de baterías de litio va en aumento debido a que nos inclinamos cada vez más hacia los productos que utilizan formas más limpias de energía, como los vehículos eléctricos. Sin embargo, los materiales que se emplean en esas baterías producen sus propios problemas ambientales.

La extracción de litio produce materiales químicos tóxicos que se filtran en el área circundante, lo que contamina el agua y el suelo, todo lo cual puede ser muy perjudicial para los ecosistemas locales. El cobalto, que es otro producto utilizado en las baterías convencionales, causa graves daños a la salud de las personas que lo extraen, así como al medio ambiente.

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Sin embargo, los intentos para crear una alternativa más amigable con el medio ambiente no siempre han tenido éxito. En los diseños anteriores que utilizan aluminio en el electrodo negativo (ánodo) se ha utilizado grafito para el electrodo positivo (cátodo). El problema de esto, de acuerdo con los investigadores, es que el grafito tiene un contenido energético demasiado bajo como para hacer que las baterías resulten viables. En pocas palabras, simplemente no son lo suficientemente eficientes para resultar interesantes para los consumidores.

Para resolver este dilema en particular, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers , en Suecia, y del Instituto Nacional de Química de Eslovenia, han reemplazado el cátodo de grafito con uno hecho de una molécula orgánica con base de carbono, denominada antraquinona. Esto permite el almacenamiento de los transportadores de carga positiva del electrólito (es decir, un líquido o gel que contiene iones) contenidos en la batería y, por consiguiente, se produce una mayor densidad energética.
 

El nuevo concepto consiste en colocar un ánodo de aluminio y un cátodo de un material orgánico compuesto de antraquinona. CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY/YEN STRANDQVIST

 

“Debido a que el nuevo material del cátodo hace posible utilizar un transportador de carga más apropiado, las baterías pueden hacer un mejor uso del potencial del aluminio”, afirmó Niklas Lindahl, investigador de Chalmers.

Sin embargo, el equipo aún desea mejorar y planea encontrar formas de mejorar el electrólito.

“Ahora, continuamos el trabajo mediante la búsqueda de un electrólito aún mejor. La versión actual contiene cloro y queremos deshacernos de él”, añadió Lindahl.

Las nuevas baterías tienen el beneficio económico adicional de tener menores costos de producción que las baterías de litio que usamos actualmente.

“Los costos materiales y el impacto ambiental que prevemos, derivados de nuestro nuevo concepto, son mucho más bajos que los que vemos actualmente, lo que los hace factibles para su uso a gran escala, como en parques de celdas solares, o en el almacenamiento de energía eólica, por ejemplo”, explicó Patrik Johansson, catedrático del Departamento de Física de Chalmers. “Adicionalmente, nuestro nuevo concepto de batería duplica la densidad energética de las baterías de aluminio que actualmente son ‘las más avanzadas’”.

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Entonces, ¿debemos esperar que las baterías de litio sean desechadas en favor de las de aluminio en algún momento del futuro próximo?

“Por supuesto, esperamos que así sea”, dijo Johansson. “Pero, sobre todo, ambas pueden ser complementarias, lo que garantizaría que las baterías de ion de litio sean utilizadas únicamente cuando sea estrictamente necesario.

“Hasta ahora, las baterías de aluminio tienen únicamente una densidad energética que es 50 por ciento menor que la de las baterías de ion de litio, pero nuestro objetivo a largo plazo es obtener la misma densidad energética. Aún queda trabajo por hacer con el electrólito, y en el desarrollo de mejores mecanismos de carga, pero, en principio, el aluminio es un transportador de carga significativamente mejor que el litio, debido a que es multivalente, lo que significa que todos los iones ‘compensan’ a varios electrones”. 

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