Nuevos materiales para baterías sostenibles y de bajo costo

La transición de la humanidad desde el uso de energías sucias al uso de las limpias y renovables depende de tecnologías que permitan el almacenamiento temporal barato de electricidad obtenida a partir de fuentes renovables, dado que la electricidad es necesaria también cuando el sol no brilla y cuando el viento no sopla. Un nuevo y prometedor candidato para ello son las baterías de aluminio, que están hechas de materias primas baratas y abundantes.

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El equipo de Maksym Kovalenko, del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich (también conocido como Escuela Politécnica Federal de Zúrich o ETH Zúrich), trabaja en el desarrollo de baterías de este tipo. Estos investigadores han identificado ahora dos nuevos materiales que podrían traernos avances esenciales en el desarrollo de las baterías de aluminio. El primero es un material resistente a la corrosión para las piezas conductoras de la batería; el segundo es un material para el polo positivo de la batería que puede ser adaptado para una amplia gama de requerimientos técnicos.

Dado que el fluido electrolítico en las baterías de aluminio es extremadamente agresivo y corroe el acero inoxidable, e incluso el oro y el platino, los científicos están buscando materiales resistentes a la corrosión para las partes conductoras de estas baterías. Kovalenko y sus colegas parecen haber encontrado uno: el nitruro de titanio, un material cerámico que exhibe una conductividad lo bastante alta. Este compuesto está hecho de los elementos titanio y nitrógeno, ambos abundantes, y es fácil de elaborar.

Los investigadores produjeron pilas de botón de aluminio en el laboratorio. La carcasa de la batería está hecha de acero inoxidable con nitruro de titanio en el interior para hacerla resistente a la corrosión. (Foto: ETH Zurich / Kostiantyn Kravchyk)

El segundo nuevo material puede utilizarse para el electrodo (polo) positivo de las baterías de aluminio. Mientras que el electrodo negativo en estas baterías está hecho de aluminio, el positivo está hecho normalmente de grafito. Ahora, Kovalenko y su equipo ha encontrado un nuevo material, el polipireno, que rivaliza con el grafito en cuanto a la cantidad de energía que una batería hecha parcialmente de él es capaz de almacenar. En los experimentos, las muestras del material (en particular aquellas con las cadenas moleculares congregadas de una manera desordenada) demostraron ser ideales. Queda mucho espacio entre las cadenas moleculares, y esto permite que los iones relativamente grandes del fluido electrolítico penetren en el material del electrodo y carguen este fácilmente.

Dado que tanto el nitruro de titanio como el polipireno son materiales flexibles, pueden tener usos para los cuales otros materiales no sirven.

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