Tecnología

Desarrollan Baterías de Agua que Prometen Una Revolución Energética Más Segura y Sostenible

Un equipo de investigación liderado por la Universidad RMIT en Melbourne ha desarrollado una tecnología de baterías de agua, ofreciendo una alternativa más segura, reciclable y económica a las tradicionales baterías de iones de litio y ácido plomo, marcando un avance significativo en el almacenamiento de energía sostenible.

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Desarrollan Baterías de Agua que Prometen Una Revolución Energética Más Segura y Sostenible

Un equipo de investigación liderado por la Universidad RMIT en Melbourne ha desarrollado una tecnología de baterías de agua, ofreciendo una alternativa más segura, reciclable y económica a las tradicionales baterías de iones de litio y ácido plomo, marcando un avance significativo en el almacenamiento de energía sostenible.

“Nuestras baterías acuosas de iones metálicos no solo son más seguras al no poder incendiarse o explotar, sino que también presentan una ruta hacia la sostenibilidad al ser completamente reciclables”

- Profesor Tianyi Ma, investigador principal del proyecto.

5/3/2024

El proyecto, que se encuentra a la vanguardia de los dispositivos de almacenamiento de energía acuosa, ha logrado mejoras significativas en el rendimiento y la vida útil de estas baterías de agua. Esta innovación representa una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio, que dominan el mercado pero plantean riesgos de seguridad y desafíos ambientales debido a los materiales volátiles que contienen.

El equipo de RMIT ha diseñado estas baterías utilizando agua para reemplazar los electrolitos orgánicos tradicionales, permitiendo un flujo de corriente eléctrica seguro y efectivo entre los terminales. Esta base acuosa elimina el riesgo de incendios y explosiones asociado con las baterías de iones de litio, abordando una preocupación crítica en cuanto a la seguridad en el almacenamiento de energía a gran escala, especialmente en aplicaciones de red y vehículos eléctricos.

Además, el proceso de fabricación de las baterías de agua es notablemente más sencillo que el de sus contrapartes, facilitando la producción en masa y reduciendo los costos. El uso de materiales como el magnesio y el zinc, abundantes y menos tóxicos, contribuye a minimizar el impacto ambiental y los riesgos para la salud humana, al tiempo que ofrece una solución económica para el almacenamiento de energía renovable.

Estos avances han sido posibles gracias a una serie de estudios y pruebas a pequeña escala que han permitido superar desafíos técnicos importantes, como el crecimiento de dendritas disruptivas que pueden causar cortocircuitos. La solución del equipo ha sido recubrir partes críticas de la batería con bismuto y su óxido, creando una capa protectora que previene la formación de estas estructuras dañinas y prolonga significativamente la vida útil de la batería.

Algo Curioso
La transición hacia el uso de agua como electrolito en baterías no solo promete mejorar la seguridad y sostenibilidad de estas soluciones de almacenamiento de energía, sino que también representa un cambio paradigmático en cómo concebimos las baterías, desafiando la noción tradicional de que el agua y la electrónica son incompatibles.

Seguridad y Sostenibilidad: Claves en la Innovación de Baterías de Agua

El diseño de las baterías de agua por el equipo de la Universidad RMIT no solo aborda las preocupaciones de seguridad y sostenibilidad, sino que también pone énfasis en la eficiencia y la capacidad de reciclaje. Un aspecto destacado de esta tecnología es su compatibilidad con el reciclaje completo. Al final de su vida útil, estas baterías pueden desmontarse de manera segura, y sus materiales, reutilizados o reciclados, contrastando con las complicaciones asociadas al reciclaje de baterías de iones de litio y ácido plomo.

Además, se ha logrado un avance significativo en el rendimiento de las baterías de agua gracias a la innovación en los materiales del ánodo. Los investigadores han experimentado con el recubrimiento de zinc con una capa de bismuto y su óxido, una estrategia que ha demostrado ser eficaz para prevenir la formación de dendritas, las cuales pueden causar cortocircuitos y, en última instancia, fallas en la batería. Este enfoque ha permitido que las baterías mantengan más del 85% de su capacidad incluso después de 500 ciclos de carga, un logro notable que las sitúa a la par con las baterías de iones de litio en términos de durabilidad.

Aplicaciones Futuras de las Baterías de Agua

Un aspecto crucial de este desarrollo es el potencial de las baterías de agua para aplicaciones a gran escala, como el almacenamiento de energía en la red y la integración con sistemas de energía renovable. La capacidad de estas baterías para operar de manera segura y eficiente, junto con su menor impacto ambiental, las convierte en candidatas ideales para facilitar la transición hacia un futuro energético más sostenible. La simplicidad en su fabricación y el uso de materiales no tóxicos y abundantes son factores que contribuyen a su viabilidad económica y a su potencial de adopción generalizada.

Los investigadores han demostrado la aplicabilidad de esta tecnología en demostraciones a pequeña escala, donde las baterías alimentadas por paneles solares han logrado mantener iluminación LED durante periodos extensos, ilustrando la posibilidad de su uso en el almacenamiento de energía renovable. Este tipo de aplicaciones prácticas subraya la versatilidad de las baterías de agua y su potencial para contribuir significativamente al almacenamiento de energía sostenible.

La consolidación de las baterías de agua como una solución viable para el almacenamiento de energía sostenible ha llevado a los investigadores a enfocarse también en optimizar su densidad energética, un parámetro crucial para igualar o incluso superar la eficacia de las tecnologías existentes de baterías. Un logro notable en esta área ha sido el desarrollo de una batería de iones de magnesio con una densidad energética de 75 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg). Este avance representa hasta un 30% de la densidad energética de las últimas baterías de automóviles Tesla, una comparación significativa que subraya el potencial de las baterías de agua para competir en el mercado de almacenamiento de energía a gran escala.

“Nuestras baterías acuosas de iones metálicos no solo son más seguras al no poder incendiarse o explotar, sino que también presentan una ruta hacia la sostenibilidad al ser completamente reciclables”

- Profesor Tianyi Ma, investigador principal del proyecto.

Mar 5, 2024
Colglobal News

El proyecto, que se encuentra a la vanguardia de los dispositivos de almacenamiento de energía acuosa, ha logrado mejoras significativas en el rendimiento y la vida útil de estas baterías de agua. Esta innovación representa una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio, que dominan el mercado pero plantean riesgos de seguridad y desafíos ambientales debido a los materiales volátiles que contienen.

El equipo de RMIT ha diseñado estas baterías utilizando agua para reemplazar los electrolitos orgánicos tradicionales, permitiendo un flujo de corriente eléctrica seguro y efectivo entre los terminales. Esta base acuosa elimina el riesgo de incendios y explosiones asociado con las baterías de iones de litio, abordando una preocupación crítica en cuanto a la seguridad en el almacenamiento de energía a gran escala, especialmente en aplicaciones de red y vehículos eléctricos.

Además, el proceso de fabricación de las baterías de agua es notablemente más sencillo que el de sus contrapartes, facilitando la producción en masa y reduciendo los costos. El uso de materiales como el magnesio y el zinc, abundantes y menos tóxicos, contribuye a minimizar el impacto ambiental y los riesgos para la salud humana, al tiempo que ofrece una solución económica para el almacenamiento de energía renovable.

Estos avances han sido posibles gracias a una serie de estudios y pruebas a pequeña escala que han permitido superar desafíos técnicos importantes, como el crecimiento de dendritas disruptivas que pueden causar cortocircuitos. La solución del equipo ha sido recubrir partes críticas de la batería con bismuto y su óxido, creando una capa protectora que previene la formación de estas estructuras dañinas y prolonga significativamente la vida útil de la batería.

El proyecto, que se encuentra a la vanguardia de los dispositivos de almacenamiento de energía acuosa, ha logrado mejoras significativas en el rendimiento y la vida útil de estas baterías de agua. Esta innovación representa una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio, que dominan el mercado pero plantean riesgos de seguridad y desafíos ambientales debido a los materiales volátiles que contienen.

El equipo de RMIT ha diseñado estas baterías utilizando agua para reemplazar los electrolitos orgánicos tradicionales, permitiendo un flujo de corriente eléctrica seguro y efectivo entre los terminales. Esta base acuosa elimina el riesgo de incendios y explosiones asociado con las baterías de iones de litio, abordando una preocupación crítica en cuanto a la seguridad en el almacenamiento de energía a gran escala, especialmente en aplicaciones de red y vehículos eléctricos.

Además, el proceso de fabricación de las baterías de agua es notablemente más sencillo que el de sus contrapartes, facilitando la producción en masa y reduciendo los costos. El uso de materiales como el magnesio y el zinc, abundantes y menos tóxicos, contribuye a minimizar el impacto ambiental y los riesgos para la salud humana, al tiempo que ofrece una solución económica para el almacenamiento de energía renovable.

Estos avances han sido posibles gracias a una serie de estudios y pruebas a pequeña escala que han permitido superar desafíos técnicos importantes, como el crecimiento de dendritas disruptivas que pueden causar cortocircuitos. La solución del equipo ha sido recubrir partes críticas de la batería con bismuto y su óxido, creando una capa protectora que previene la formación de estas estructuras dañinas y prolonga significativamente la vida útil de la batería.

Algo Curioso
La transición hacia el uso de agua como electrolito en baterías no solo promete mejorar la seguridad y sostenibilidad de estas soluciones de almacenamiento de energía, sino que también representa un cambio paradigmático en cómo concebimos las baterías, desafiando la noción tradicional de que el agua y la electrónica son incompatibles.

Seguridad y Sostenibilidad: Claves en la Innovación de Baterías de Agua

El diseño de las baterías de agua por el equipo de la Universidad RMIT no solo aborda las preocupaciones de seguridad y sostenibilidad, sino que también pone énfasis en la eficiencia y la capacidad de reciclaje. Un aspecto destacado de esta tecnología es su compatibilidad con el reciclaje completo. Al final de su vida útil, estas baterías pueden desmontarse de manera segura, y sus materiales, reutilizados o reciclados, contrastando con las complicaciones asociadas al reciclaje de baterías de iones de litio y ácido plomo.

Además, se ha logrado un avance significativo en el rendimiento de las baterías de agua gracias a la innovación en los materiales del ánodo. Los investigadores han experimentado con el recubrimiento de zinc con una capa de bismuto y su óxido, una estrategia que ha demostrado ser eficaz para prevenir la formación de dendritas, las cuales pueden causar cortocircuitos y, en última instancia, fallas en la batería. Este enfoque ha permitido que las baterías mantengan más del 85% de su capacidad incluso después de 500 ciclos de carga, un logro notable que las sitúa a la par con las baterías de iones de litio en términos de durabilidad.

Aplicaciones Futuras de las Baterías de Agua

Un aspecto crucial de este desarrollo es el potencial de las baterías de agua para aplicaciones a gran escala, como el almacenamiento de energía en la red y la integración con sistemas de energía renovable. La capacidad de estas baterías para operar de manera segura y eficiente, junto con su menor impacto ambiental, las convierte en candidatas ideales para facilitar la transición hacia un futuro energético más sostenible. La simplicidad en su fabricación y el uso de materiales no tóxicos y abundantes son factores que contribuyen a su viabilidad económica y a su potencial de adopción generalizada.

Los investigadores han demostrado la aplicabilidad de esta tecnología en demostraciones a pequeña escala, donde las baterías alimentadas por paneles solares han logrado mantener iluminación LED durante periodos extensos, ilustrando la posibilidad de su uso en el almacenamiento de energía renovable. Este tipo de aplicaciones prácticas subraya la versatilidad de las baterías de agua y su potencial para contribuir significativamente al almacenamiento de energía sostenible.

La consolidación de las baterías de agua como una solución viable para el almacenamiento de energía sostenible ha llevado a los investigadores a enfocarse también en optimizar su densidad energética, un parámetro crucial para igualar o incluso superar la eficacia de las tecnologías existentes de baterías. Un logro notable en esta área ha sido el desarrollo de una batería de iones de magnesio con una densidad energética de 75 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg). Este avance representa hasta un 30% de la densidad energética de las últimas baterías de automóviles Tesla, una comparación significativa que subraya el potencial de las baterías de agua para competir en el mercado de almacenamiento de energía a gran escala.

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