Nuevo invento: La pila de iones de oxígeno
24.03.2023
Las baterías de iones de litio son omnipresentes hoy en día, desde los coches eléctricos hasta los smartphones. Pero eso no significa que sean la mejor solución para todos los ámbitos de aplicación. La Universidad Técnica de Viena ha logrado desarrollar una batería de iones de oxígeno que presenta algunas ventajas importantes. Aunque no permite densidades de energía tan altas como la batería de iones de litio, su capacidad de almacenamiento no disminuye irrevocablemente con el tiempo: puede regenerarse y, por tanto, permitir una vida útil extremadamente larga.
Además, las baterías de iones de oxígeno pueden fabricarse sin elementos raros y con materiales incombustibles. Ya se ha presentado una solicitud de patente para la nueva idea de batería junto con socios colaboradores de España. La batería de iones de oxígeno podría ser una solución excelente para grandes sistemas de almacenamiento de energía, por ejemplo para almacenar energía eléctrica procedente de fuentes renovables.
Materiales cerámicos como nueva solución
“Hace tiempo que tenemos mucha experiencia con materiales cerámicos que pueden utilizarse en pilas de combustible”, explica Alexander Schmid, del Instituto de Tecnologías y Análisis Químicos de la Universidad Técnica de Viena. “Eso nos dio la idea de investigar si tales materiales también podrían ser adecuados para fabricar una batería”.
Los materiales cerámicos que estudió el equipo de TU Wien pueden absorber y liberar iones de oxígeno con carga doblemente negativa. Cuando se aplica una tensión eléctrica, los iones de oxígeno migran de un material cerámico a otro, tras lo cual pueden hacerse migrar de nuevo, generando así corriente eléctrica.
“El principio básico es muy similar al de las baterías de iones de litio”, explica Jürgen Fleig. “Pero nuestros materiales tienen algunas ventajas importantes”. La cerámica no es inflamable, por lo que los accidentes por incendio, que se producen una y otra vez con las baterías de iones de litio, quedan prácticamente descartados. Además, no se necesitan elementos raros, que son caros o sólo pueden extraerse de forma perjudicial para el medio ambiente.
“En este sentido, el uso de materiales cerámicos es una gran ventaja porque se pueden adaptar muy bien”, afirma Tobias Huber. “Se pueden sustituir ciertos elementos difíciles de obtener por otros con relativa facilidad”. El prototipo de la batería sigue utilizando lantano, un elemento que no es precisamente raro pero tampoco del todo común. Pero incluso el lantano va a ser sustituido por algo más barato, y ya se está investigando al respecto. El cobalto o el níquel, que se emplean en muchas baterías, no se utilizarán en absoluto.
Larga vida útil
Pero quizá la ventaja más importante de la nueva tecnología de baterías sea su potencial longevidad: “En muchas baterías, se da el problema de que llega un momento en que los portadores de carga ya no pueden moverse”, explica Alexander Schmid. “Entonces ya no pueden utilizarse para generar electricidad, la capacidad de la batería disminuye. Después de muchos ciclos de carga, eso puede convertirse en un grave problema”.
La batería de iones de oxígeno, sin embargo, puede regenerarse sin problemas: Si se pierde oxígeno debido a reacciones secundarias, la pérdida puede compensarse simplemente con oxígeno del aire ambiente.
El nuevo concepto de batería no está pensado para teléfonos inteligentes o coches eléctricos, porque la batería de iones de oxígeno sólo alcanza aproximadamente un tercio de la densidad energética a la que están acostumbradas las baterías de iones de litio y funciona a temperaturas de entre 200 y 400 °C. Sin embargo, la tecnología es muy interesante para almacenar energía.
“Si se necesita una gran unidad de almacenamiento de energía para almacenar temporalmente energía solar o eólica, por ejemplo, la batería de iones de oxígeno podría ser una solución excelente”, afirma Alexander Schmid. “Si se construye un edificio entero lleno de módulos de almacenamiento de energía, la menor densidad energética y la mayor temperatura de funcionamiento no desempeñan un papel decisivo. Pero los puntos fuertes de nuestra batería serían especialmente importantes allí: la larga vida útil, la posibilidad de producir grandes cantidades de estos materiales sin elementos raros y el hecho de que no hay peligro de incendio con estas baterías.”
Fuente:Nuevo invento: La pila de iones de oxígeno (quimica.es)
