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Miércoles, 31 agosto 2016
Ingeniería

Más de mil horas de funcionamiento de una innovadora batería de aire y silicio

Las baterías de silicio-aire son consideradas como una alternativa prometedora y rentable a las actuales tecnologías de almacenamiento de energía. Sin embargo, hasta ahora solo han alcanzado tiempos de funcionamiento relativamente cortos. Unos investigadores han descubierto por qué y han ideado un modo de solucionar esta limitación.

 

En teoría, las baterías de silicio-aire tienen una densidad de energía mucho mayor y son asimismo más pequeñas y ligeras que las actuales baterías de iones de litio. Son también respetuosas con el medio ambiente y muy poco sensibles a las influencias externas. Su ventaja más importante, sin embargo, son sus materiales. El aire está por todas partes. Y el silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre tras el oxígeno, es barato y sus reservas son prácticamente inagotables.

 

No obstante, la batería de silicio-aire ha venido arrastrando algunos problemas: por ejemplo, el flujo de corriente se detiene después de un período de tiempo relativamente corto.

 

Los mejores resultados se alcanzaron a través del uso de un electrolito especial de alta calidad basado en un líquido iónico. Esto ayudó a incrementar el tiempo de funcionamiento de la batería hasta varios cientos de horas, pero contradijo su idea fundamental: proporcionar una alternativa rentable a las baterías de iones de litio.

 

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La batería de silicio propiamente dicha solo tiene el tamaño de un botón y está situada en el cilindro hueco en medio de la carcasa de cristal acrílico. Los delgados canales que pasan a través de la carcasa controlan el suministro y la descarga del fluido electrolítico. (Foto: © Forschungszentrum Jülich)

 

El equipo de Hermann Tempel, del Instituto de Energía e Investigación Climática (IEK), dependiente del Centro de Investigación de Jülich en Alemania, sospechó de otra causa para el corto tiempo de funcionamiento: el consumo del electrolito. A fin de solucionar este problema, los investigadores desarrollaron un sistema de bombeo en el que el fluido electrolítico (hidróxido de potasio disuelto en agua) era recargado periódicamente. Si el ánodo de silicio permanece en contacto con el electrolito, la batería continuará funcionando. Esta puede por tanto alcanzar un tiempo de funcionamiento de más de 1.100 horas, o casi 46 días. Hasta que el silicio es gastado por completo. Después, la batería puede ser recargada intercambiando el ánodo, es decir, mecánicamente.

 

Los científicos están ahora buscando una forma de mantener a la batería funcionando sin tener que recargar el electrolito. La batería no es aún perfecta, pero Tempel y sus colegas ya saben que están en el buen camino.

 

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